[实用新型]制备筒形炭/炭复合材料的化学气相渗透装置

说明书

本实用新型公开了一种制备筒形炭/炭复合材料的化学气相渗透装置，涉及炭/炭复合材料制备领域。本装置包括底座、筒体、预制体、出气型芯和顶盖；筒体下端套装在底座外，底座上均布有进气孔，进气孔上侧同心设置有定位孔，定位孔中插装出气型芯，出气型芯均布有通气孔；出气型芯外侧套装预制体，出气型芯上端设置有T型端盖；T型端盖上端插装在顶盖中，顶盖压装在筒体上端，筒体上端侧壁环向分布有开口槽。本装置利用双级压差方式进行快速增密；在定型阶段，出气型芯保证预制体不变形，均匀分散气体；在致密阶段，将出气型芯取出，气体从预制体孔隙和L型透气槽排出。此外在预制体外设置有筒形沉积室，存在一定压力差，进一步提高致密化速率。

技术领域

本实用新型涉及筒形炭/炭复合材料的制备装置领域，尤其涉及一种制备筒形炭/炭复合材料的化学气相渗透装置。

背景技术

炭/炭复合材料是由高强度炭纤维和热解碳基体构成的高性能复合材料。炭/炭复合材料由于具有优异的高低温力学、导热性能及摩擦磨损性能被广泛应用于摩擦材料。

目前，炭/炭复合材料主要的制备方法有化学气相渗透法、液相浸渍法以及两种方法的联合使用。其中液相浸渍法存在气孔率大，强度差等缺点，而化学气相渗透方法制备的材料强度高，孔隙率较低、热解碳结构可调，其强度可设计性较强，被广泛应用于该材料的工业化生产。化学气相渗透方法中等温法和压差法为常用方法，等温法得到的产品均匀性好，但是其致密周期长，不适用于工业大规模生产，尤其是民用高性能、低成本材料的生产。而采用压差法在一定程度上可以提高致密化速率，但其成本仍然较高和在致密化过程中容易出现炭黑，并且筒形预制体容易发生变形。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种制备筒形炭/炭复合材料的化学气相渗透装置，限制气体流动方向，进行快速增密同时保证预制体不变形。

为实现此技术目的，本实用新型采用如下方案：制备筒形炭/炭复合材料的化学气相渗透装置，包括底座、筒体、预制体、出气型芯、T型端盖和顶盖；底座为圆盘结构，筒体下端套装在底座外侧，底座上均布有进气孔，进气孔上侧同心设置有定位孔，定位孔中插装出气型芯，出气型芯为圆筒结构，圆筒筒壁均布有通气孔；出气型芯的外侧套装预制体，出气型芯的上端设置有T型端盖；T型端盖为圆板结构，圆板的下端面为同心设置的第一圆柱凸块，第一圆柱凸块与圆板的半径差与预制体壁厚相同，第一圆柱凸块的外圆周与圆板下端面联合均布有L型透气槽；第一圆柱凸块的下端面为同心设置的第二圆柱凸块，第二圆柱凸块与第一圆柱凸块的半径差与出气型芯的壁厚相同；T型端盖上端为定位圆柱，定位圆柱插装在顶盖中，顶盖与筒体上端贴合，筒体上端侧壁环向分布有开口槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本装置通过设置出气型芯的通气孔、L型透气槽和开口槽三层透气结构，限制气体流动方向，利用双级压差方式进行快速增密；在定型阶段，出气型芯保证预制体不变形，并且起到气体均匀分散的作用，共沉积30~50h，沉积至预制体密度1.0g/cm³；在致密阶段，将出气型芯取出，气体除了从预制体孔隙排出外，还从L型透气槽排至外部沉积区，共沉积70~100h，沉积至预制体密度1.75~1.80g/cm³。此外在预制体外设置有筒形沉积室，存在一定压力差，进一步提高致密化速率。

本实用新型的优选方案为：

顶盖上均布有安装孔，定位圆柱外壁与安装孔内壁贴合。

顶盖下端面外圆周设置有环形限位槽，环形限位槽与筒体上端贴合。

出气型芯的通气孔由圆孔和竖向沟槽组成，圆孔均匀分布在出气型芯的内侧壁上，出气型芯的外侧壁环向均布竖向沟槽，内侧同一竖排的圆孔与外侧的一个竖向沟槽连通。

还包括定位套，将出气型芯取出，定位套下端插装在定位孔中，定位套上端插装在预制体下端。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的制备筒形炭/炭复合材料的化学气相渗透装置的侧剖图；