專利名稱：復(fù)合材料坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高溫爐用工裝，具體地說是一種復(fù)合材料坩堝。
背景技術(shù)：
碳/碳復(fù)合材料是目前廣泛應(yīng)用的先進(jìn)復(fù)合材料之一，它是由碳纖維或各種碳織物增強(qiáng)碳基體所形成的復(fù)合材料，具有密度低，比強(qiáng)度高，耐磨損，耐高溫、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)良性能。該材料通常先用碳纖維制成的網(wǎng)胎與網(wǎng)胎、或碳布與碳布、或網(wǎng)胎與碳布通過交替疊層針刺復(fù)合成碳纖維預(yù)制體，然后將預(yù)制體放入化學(xué)氣相反應(yīng)爐中，利用高溫下碳源氣體裂解產(chǎn)生的熱解碳對(duì)預(yù)制體進(jìn)行化學(xué)氣相增密，使碳纖維預(yù)制體密度逐步增加而成為碳/碳復(fù)合材料。該材料現(xiàn)已成為航空航天、冶金、新能源等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料之一，是石墨制品和耐熱鋼的理想替代品。目前，碳/碳復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于如單晶爐、多晶爐等高溫領(lǐng)域，用來制作熱場(chǎng)零件，如坩堝、導(dǎo)流筒、保溫筒、發(fā)熱體、緊固件等。應(yīng)用結(jié)果表明，雖然，碳/碳復(fù)合材料制備的坩堝機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱沖擊性能和化學(xué)穩(wěn)定性好，其使用壽命高于高純石墨坩堝，然而，高溫硅蒸汽(SiO2和Si)對(duì)碳/碳復(fù)合材料坩堝的使用壽命影響很大。為了解決高溫娃蒸汽對(duì)碳/碳復(fù)合材料使用性能的影響，就目前的技術(shù)而言，最常用的方法就是做表面涂層，主要是硅基陶瓷涂層(如SiC或MoSi2等)。但是，由于碳/碳復(fù)合材料基體和SiC涂層之間熱膨脹系數(shù)不匹配，制備的涂層與碳/碳復(fù)合材料基體的結(jié)合性較差，在急冷急熱過程中容易脫落，不能長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)碳/碳復(fù)合材料不被侵蝕。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210230688.3，申請(qǐng)日為2012年7月5日，公開號(hào)為CN102718535A，發(fā)明名稱為 碳/碳/碳化硅復(fù)合材料及制備方法的專利申請(qǐng)公開了一種制備工藝簡(jiǎn)單、耐娃蒸汽侵蝕的碳/碳/碳化娃復(fù)合材料及制備方法。它通過對(duì)碳纖維預(yù)制體采用化學(xué)氣相滲透法對(duì)其進(jìn)行熱解碳和碳化硅交替增密或者熱解碳和碳化硅混合增密后，再經(jīng)機(jī)加工、純化后制備而成，其密度為1.3g/ cm 3 2.5g/ cm 3，可以有效抑制硅蒸汽對(duì)碳/碳/碳化娃復(fù)合材料芯部碳纖維的侵蝕，制備的碳/碳/碳化娃復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度大于300MPa，是碳/碳復(fù)合材料的2 5倍，斷裂韌性彡15MPa*m1/2,抗硅蒸汽腐蝕能力比碳/碳復(fù)合材料相比提高了 5 10倍，大幅度提高了碳/碳/碳化硅復(fù)合材料的使用壽命，同時(shí)，其更聞的強(qiáng)度也有利于提聞熱場(chǎng)的安全性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種耐硅蒸汽侵蝕的復(fù)合材料坩堝。本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種復(fù)合材料坩堝，它包括堝體，所述堝體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成。為進(jìn)一步增加堝體表面的抗硅蒸汽腐蝕能力，本實(shí)用新型所述堝體表面設(shè)有碳化硅涂層。[0010]為便于卸料，本實(shí)用新型所述堝體由2-4瓣組成；它由左瓣、右瓣組成，在左瓣、右瓣上設(shè)有裝吊孔。為便于卸料，本實(shí)用新型所述堝體由碗狀托盤和圓筒上下兩部份組成，在圓筒上設(shè)有裝吊孔。為便于清理石英坩堝殘?bào)w，本實(shí)用新型的堝體上鉆有可封堵的通孔。由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料制備的坩堝充分利用熱解碳與碳纖維之間的結(jié)合性能好以及碳化硅強(qiáng)度高、抗腐蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使碳化硅充分的滲透進(jìn)入碳纖維基體，保證碳化硅與碳纖維基體的高結(jié)合強(qiáng)度，強(qiáng)度高于碳/碳復(fù)合材料，且可以有效抑制娃蒸汽對(duì)碳/碳/碳化娃復(fù)合材料芯部碳纖維的侵蝕，大幅度提高了坩堝的使用壽命，同時(shí)，其更高的強(qiáng)度也有利于提高熱場(chǎng)的安全性。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:由圖1可知，一種復(fù)合材料坩堝，它包括堝體，所述堝體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成。為進(jìn)一步增加堝體表面的抗硅蒸汽腐蝕能力，本實(shí)用新型所述堝體表面設(shè)有碳化硅涂層。本實(shí)用新型制備時(shí)，先采用近凈成形的加工方式，制備碳纖維預(yù)制體；再將預(yù)制體經(jīng)化學(xué)氣相滲透法對(duì)其進(jìn)行熱解碳和碳化硅交替增密或者熱解碳和碳化硅混合增密為所需要求的坯體，然后經(jīng)機(jī)加工、純化后制得碳/碳/碳化硅復(fù)合材料坩堝；最后，對(duì)坩堝進(jìn)行表面碳化硅涂層處理后，再進(jìn)行純化處理，制得坩堝。為便于卸料，本實(shí)用新型所述堝體由2-4瓣組成(本實(shí)施例為2瓣);對(duì)由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成的坩堝整體沿其軸線切割成左瓣1、右瓣3，在左瓣1、右瓣3上加工有裝吊孔2。本實(shí)用新型制備的碳/碳/碳化硅復(fù)合材料坩堝，其綜合性能優(yōu)于石墨坩堝及碳/碳復(fù)合材料坩堝，且抗硅蒸汽腐蝕能力比碳/碳復(fù)合材料相比提高了 5 10倍，大幅度提高了坩堝的使用壽命，同時(shí)，其更高的強(qiáng)度也有利于提高熱場(chǎng)的安全性。實(shí)施例2:由圖2所示，為便于卸料，對(duì)由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成的坩堝整體在圓柱體部分沿距內(nèi)圓弧與內(nèi)圓柱交界線15mm處，將整體坩堝切割成圓筒4和碗狀托盤5上下兩部分，再分別在其切割處將圓筒4車成外錐形，將碗狀托盤5車成內(nèi)錐形，兩錐形錐頂角一致，均為120°C，以確保配合牢靠，為操作方便，在圓筒4上設(shè)有裝吊孔2。余同實(shí)施例1。[0026]實(shí)施例3:由圖3所示，當(dāng)碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成的坩堝為一個(gè)整體時(shí)，為便于完成拉晶后清理石英坩堝殘?bào)w，可在坩堝的圓筒4和圓弧過度部分鉆有可封堵的通孔6。這些通孔6可制成沉頭螺釘孔型式或錐孔型式或螺紋孔型式，通孔6可用圓錐銷或開槽螺柱封堵。余同實(shí)施例1。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合材料坩堝，它包括堝體，其特征是所述堝體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料坩堝，其特征是所述堝體表面設(shè)有碳化硅涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料坩堝，其特征是所述堝體由2-4瓣組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料坩堝，其特征是它由左瓣(I)、右瓣(3)組成，在左瓣(I)、右瓣(3)上設(shè)有裝吊孔(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料坩堝，其特征是所述堝體由碗狀托盤(5)和圓筒(4)上下兩部份組成，在圓筒(4)上設(shè)有裝吊孔(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料坩堝，其特征是所述堝體上鉆有可封堵的通孔(6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種耐硅蒸汽侵蝕的復(fù)合材料坩堝，它包括堝體，其特征是所述堝體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成，本實(shí)用新型由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料制備的坩堝充分利用熱解碳與碳纖維之間的結(jié)合性能好以及碳化硅強(qiáng)度高、抗腐蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使碳化硅充分的滲透進(jìn)入碳纖維基體，保證碳化硅與碳纖維基體的高結(jié)合強(qiáng)度，強(qiáng)度高于碳/碳復(fù)合材料，且可以有效抑制硅蒸汽對(duì)碳/碳/碳化硅復(fù)合材料芯部碳纖維的侵蝕，大幅度提高了坩堝的使用壽命，同時(shí)，其更高的強(qiáng)度也有利于提高熱場(chǎng)的安全性。
文檔編號(hào)C04B35/83GK203007154SQ201220709520
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者廖寄喬, 李軍, 龔玉良, 邰衛(wèi)平, 王躍軍, 譚周建, 李丙菊 申請(qǐng)人:湖南金博復(fù)合材料科技有限公司