液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，包括集成控制系統(tǒng)、沉積爐、直流加熱系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、液體冷卻裝置、氣體冷卻器、過濾系統(tǒng)、原料儲(chǔ)存系統(tǒng)。集成控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制和遠(yuǎn)程操作，通過直流和感應(yīng)加熱系統(tǒng)對(duì)浸漬在液態(tài)前驅(qū)體中的工件進(jìn)行順次加熱，通過冷卻循環(huán)系統(tǒng)降低前驅(qū)體溫度并冷卻工件，使工件形成可控的溫度梯度，實(shí)現(xiàn)工件快速熱解沉積；通過冷凝回流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)揮發(fā)液的回收，提高原料利用率；通過過濾及原料儲(chǔ)存系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的去除及工作循環(huán)內(nèi)前驅(qū)體的補(bǔ)充。本實(shí)用新型制備炭/炭等炭基復(fù)合材料效率高、成本低、原料利用率高、節(jié)能減排，能夠在常壓運(yùn)行，具有防燃防爆、安全性好、可靠性高的特點(diǎn)。
【專利說明】液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及材料加工設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及到一種快速液相熱解沉積制備炭纖 維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 炭/炭復(fù)合材料是目前新材料領(lǐng)域重點(diǎn)研究和開發(fā)的一種新型超高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材 料，具有低密度、高強(qiáng)度、高比模、低燒蝕率、高抗熱震性、低線膨脹系數(shù)（僅為金屬的1/5? 1/10)、熱導(dǎo)率高、耐燒蝕、耐磨性能和抗疲勞性能良好等優(yōu)點(diǎn)，特別是抗疲勞性能復(fù)合材料 在1000°C?2300°C時(shí)強(qiáng)度隨溫度升高而升高，是理想的航空航天及其它工業(yè)領(lǐng)域的高溫 材料。美國(guó)上世紀(jì)九十年代就開展了低成本快速制備的研究工作，美國(guó)國(guó)家航空航天局 (NASA)已成功的將低成本快速制備炭/炭材料的其應(yīng)用到了飛機(jī)剎車盤和喉襯等。
[0003] 炭/炭復(fù)合材料的首次出現(xiàn)是于1958年在Chance Vought航空公司實(shí)驗(yàn)室偶然 得到的，炭/炭復(fù)合材料技術(shù)在最初十年間發(fā)展的很慢，到六十年代末期，才開始發(fā)展成為 工程材料中新的一員，自七十年代，在美國(guó)和歐洲得到很大發(fā)展，推出了炭纖維多向編織技 術(shù)，高壓液相浸漬工藝及化學(xué)氣相浸漬法（CVI)，有效地得到高密度的炭/炭復(fù)合材料，為 其制造、批量生產(chǎn)和應(yīng)用開辟了廣闊的前景。八十年代以來，炭/炭復(fù)合材料的研究極為活 躍，前蘇聯(lián)、日本等國(guó)也都進(jìn)去這一先進(jìn)領(lǐng)域，在提高性能、快速致密化工藝研究及擴(kuò)大應(yīng) 用等方面取得很大進(jìn)展。
[0004] 化學(xué)氣相沉積技術(shù)（Chemical vapor deposition,簡(jiǎn)稱CVD)是目前國(guó)內(nèi)外制備炭 /炭復(fù)合材料應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)成熟度高的主要工藝，該工藝是在具有貫通間隙的坯體或纖 維編織體骨架中沉積碳基體，其工藝為纖維編織體骨架或坯體置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，通 入沉積反應(yīng)源氣，在沉積溫度下熱解或發(fā)生反應(yīng)，生成所需的炭/炭復(fù)合材料，沉積在坯體 的孔隙中，并逐步填滿。CVD工藝的優(yōu)點(diǎn)是：復(fù)合材料在制備過程中纖維受到的機(jī)械損傷 和化學(xué)損傷??；可以制備纖維多向排布、編織和復(fù)雜形狀的制品；可用于制備組成可調(diào)的 梯度功能復(fù)合材料，該工藝技術(shù)成熟度高，目前被大量使用。目前常見的有常壓CVD、低壓 CVD、等離子CVD、熱CVD、間隙CVD和激光CVD等方法。但CVD技術(shù)也存在不足：坯體中的 孔隙在CVD過程中容易堵塞或形成閉孔，即使提高壓強(qiáng)，反應(yīng)源氣體也無法進(jìn)入，因而難以 獲得高致密性的復(fù)合材料，往往需要進(jìn)行多次沉積、表面加工、熱處理等工序，其有效沉積 時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1000小時(shí)以上，生產(chǎn)周期3?4個(gè)月，生產(chǎn)效率和材料利用率低，生產(chǎn)成本高，目 前主要用于生產(chǎn)航空航天耐熱結(jié)構(gòu)件，難以滿足民用產(chǎn)品成本低、需求量大的實(shí)際需求。
[0005] CVI工藝與CVD相比具有效率高、速度快、密度高、強(qiáng)度高、韌性高、臨界應(yīng)變值高， 可以制備大尺寸部件等諸多優(yōu)點(diǎn)。常規(guī)的CVI工藝是等溫CVI，它具有能在同一反應(yīng)爐中同 時(shí)沉積多個(gè)或不同形狀的預(yù)制件的優(yōu)點(diǎn)，但只能沉積簡(jiǎn)單的薄壁件，對(duì)于粗厚型件內(nèi)部往 往出現(xiàn)孔洞，存在致密性差，材料沉積不均勻的問題，同時(shí)其工藝周期特別長(zhǎng)，材料制備成 本較高。盡管為了降低成本，縮短工藝周期和優(yōu)化工藝，陸續(xù)出現(xiàn)了脈沖法、熱梯度法、壓差 溫度梯度法等。此外還有激光CVI (LCVI)法、強(qiáng)制流動(dòng)熱梯度CVI法（FCVI)、微波CVI法 (MWCVI)等，但這些工藝由于設(shè)備復(fù)雜、工藝要求高、生產(chǎn)成本高等原因而沒有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0006] 化學(xué)液氣相法（CLVD)能大幅度縮短制備周期，但是受其設(shè)備和加熱方式的局限 性，存在預(yù)制體受熱不均，導(dǎo)致表面或者芯部致密程度不均勻，而且放大生產(chǎn)困難，尚停留 在實(shí)驗(yàn)室階段，無法在實(shí)際中應(yīng)用。
[0007] 炭/炭復(fù)合材料制備工藝和制備裝置的資料表明，對(duì)于該類復(fù)合材料的制備所采 用的熱源均為單一熱源，設(shè)備多由反應(yīng)容器與加熱裝置、冷凝排氣系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、測(cè)溫系 統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)組成，制備過程中用氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，采用單一直流加熱或感應(yīng)加熱方式，加熱 效率低，難以形成理想的可控的溫度場(chǎng)和溫度梯度，多數(shù)工藝僅在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)進(jìn)行了實(shí) 驗(yàn)，沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用，而技術(shù)成熟度和應(yīng)用較多的CVD工藝生產(chǎn)周期長(zhǎng)、原 料利用率低、難以獲得高密度炭/炭復(fù)合材料，生產(chǎn)能力有限且制品價(jià)格高昂，難以在民用 領(lǐng)域推廣性能優(yōu)良的制品，不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和世界范圍內(nèi)對(duì)節(jié)能減排的需求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] 本實(shí)用新型的目的是克服原有方法制備炭/炭復(fù)合材料生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本 高、原料利用率低、耗能大等不足，提供一種快速液相熱解沉積制備炭/炭復(fù)合材料的裝 置，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)尤其是民用領(lǐng)域發(fā)展對(duì)高性能低成本炭/炭復(fù)合材的需求。本實(shí)用新型 的基本構(gòu)思是，設(shè)計(jì)一種快速液相熱解沉積制備炭/炭復(fù)合材料的裝置。
[0009] 本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的快速液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，包 括集成控制系統(tǒng)、沉積爐、直流加熱系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、液體冷卻裝置、氣體冷卻器、過濾 系統(tǒng)、原料儲(chǔ)存系統(tǒng)，配套管路、泵、閥等均為不銹鋼材質(zhì)，安裝在沉積爐內(nèi)的直流電源輸入 電極、感應(yīng)線圈均為銅材。
[0010] 所述沉積爐包括罐體，罐體內(nèi)設(shè)有感應(yīng)加熱裝置和直流加熱裝置，感應(yīng)加熱裝置 和直流加熱裝置分別與罐體外的直流加熱系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)連接，所述罐體內(nèi)設(shè)有熱解 沉積區(qū)，感應(yīng)加熱裝置和直流加熱裝置對(duì)熱解沉積區(qū)加熱；所述罐體的底部通過液體過濾 泵、過濾系統(tǒng)與原料儲(chǔ)存系統(tǒng)連接，原料儲(chǔ)存系統(tǒng)通過冷凝回流管與氣體冷卻器連接，氣體 冷卻器還分別通過氣體排出通道、冷卻回流管與罐體連接，所述液體冷卻裝置通過冷卻循 環(huán)管與罐體雙向連接，所述罐體上還設(shè)有保護(hù)氣體入口。所述冷凝回流管上設(shè)置有冷凝回 流泵，所述冷卻循環(huán)管上設(shè)置有液體冷卻循環(huán)泵和液體冷卻控制閥，所述冷卻回流管上設(shè) 置有冷卻回流閥，保護(hù)氣體入口設(shè)有保護(hù)氣體閥門，所述集成控制系統(tǒng)用于控制直流加熱 系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、液體過濾泵、冷凝回流泵、液體冷卻循環(huán)泵、液體冷卻控制閥、冷卻回 流閥、保護(hù)氣體閥門。
[0011] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述罐體底部還設(shè)有工件夾持裝置。
[0012] 罐體底部還設(shè)有排廢口。
[0013] 所述沉積爐的罐體為不銹鋼材質(zhì)的立式圓爐罐體，該沉積爐還設(shè)有可移動(dòng)式頂蓋 和罐底，與罐體采用法蘭連接并保持密封。沉積爐總高2. 0-3. 0米，罐體內(nèi)徑1. 0-2. 5米，沉 積爐內(nèi)裝有直流輸入電極、感應(yīng)線圈等加熱裝置；罐體上設(shè)有液位計(jì)，底部裝的工件夾持裝 置可隨罐體底部一起移動(dòng)；頂蓋設(shè)有觀察口、壓力表、泄壓裝置、防爆裝置以及排氣管道等。
[0014] 設(shè)備配套的冷卻循環(huán)系統(tǒng)為成熟產(chǎn)品的集成應(yīng)用，爐外冷卻系統(tǒng)能冷凝加熱時(shí)揮 發(fā)出的液態(tài)前驅(qū)體；爐內(nèi)冷卻系統(tǒng)能在罐體內(nèi)冷卻工件和工件周圍的前驅(qū)體，與加熱裝置 共同在工件內(nèi)形成所需的溫度場(chǎng)和溫度梯度，實(shí)現(xiàn)工件的快速沉積工藝。
[0015] 本實(shí)用新型的冷凝循環(huán)系統(tǒng)在沉積爐外部分，能冷凝加熱時(shí)揮發(fā)出的液態(tài)前驅(qū) 體；沉積爐的冷卻裝置能在罐體內(nèi)形成穩(wěn)定層流，對(duì)工件和工件周圍的前驅(qū)體進(jìn)行冷卻，與 加熱裝置共同在工件內(nèi)形成可控的溫度場(chǎng)和溫度梯度，實(shí)現(xiàn)工件的快速順次沉積工藝。
[0016] 利用本實(shí)用新型的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的工藝如下：
[0017] 1)先對(duì)炭纖維預(yù)制件涂敷保護(hù)層材料、烘干等預(yù)處理，制備成預(yù)制件成品。
[0018] 2)將已制備好的預(yù)制件成品，放入熱解沉積區(qū)，從液態(tài)原料儲(chǔ)罐注入液態(tài)前驅(qū)體， 關(guān)閉冷卻回流閥、液體冷卻控制閥，使整個(gè)罐體處于封閉狀態(tài)，
[0019] 3)通入保護(hù)氣體一定時(shí)間后，通過集成控制系統(tǒng)開啟直流加熱系統(tǒng)，直流加熱 裝置作用于工件；可以按照工藝要求每間隔一定時(shí)間調(diào)整一次直流感應(yīng)電源的電流，當(dāng) 直流加熱系統(tǒng)達(dá)到一定功率后，通過集成控制系統(tǒng)開啟感應(yīng)加熱裝置；所述感應(yīng)加熱所 需電流由感應(yīng)加熱電源提供，該感應(yīng)加熱電源的感應(yīng)頻率可以變頻調(diào)節(jié)，其頻段范圍為 0. 01K-80KHZ，可提供最大額定功率為800KW，并能實(shí)現(xiàn)加熱功率在該范圍內(nèi)的任意調(diào)節(jié)； 所述直流加熱所需電流由直流加熱電源提供，所提供電流范圍為1. 0-30000. 0A，并能在該 范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
[0020] 4)通過集成控制系統(tǒng)順次開啟液體冷卻控制閥和液體冷卻循環(huán)泵；當(dāng)壓力達(dá)到 既定壓力時(shí)，順次開啟冷卻回流閥和冷凝回流泵，加熱揮發(fā)和裂解產(chǎn)生的氣體通過氣體排 出通道進(jìn)入氣體冷凝器，冷卻后的液體通過冷卻回流管進(jìn)入罐體，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)氣體的回收利 用；由于揮發(fā)和裂解的氣體形成穩(wěn)定的氣流，可以阻止空氣的流入，此時(shí)可以關(guān)閉7保護(hù)氣 體閥門；
[0021] 5)通過集成控制裝置開啟液體過濾泵，使過濾系統(tǒng)工作，對(duì)液態(tài)前驅(qū)體進(jìn)行過濾 處理。
[0022] 按照既定工藝路線通過1集成控制操作臺(tái)分別調(diào)整直流電流、感應(yīng)頻率及電壓 等，經(jīng)過10小時(shí)左右即可制備出密度為1. 7g/cm3炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料。
[0023] 期間可以通過液位計(jì)觀察罐體內(nèi)液態(tài)前驅(qū)體數(shù)量；通過觀察口觀察工件加熱情 況。通過氣體冷凝器實(shí)現(xiàn)揮發(fā)液的回收，提高原料利用率；通過過濾系統(tǒng)及原料儲(chǔ)存系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)前驅(qū)體雜質(zhì)的去除劑工作循環(huán)內(nèi)前驅(qū)體的補(bǔ)充；通過直流加熱系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)和冷 卻循環(huán)系統(tǒng)在熱解沉積區(qū)形成可控的溫度梯度，實(shí)現(xiàn)工件從心部向周邊逐漸順次沉積的工 藝過程；泄壓口為保護(hù)裝置，可以避免罐體內(nèi)產(chǎn)生過大的壓力。
[0024] 進(jìn)一步地，液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的工藝還包括：
[0025] 6) -個(gè)批次的工件沉積結(jié)束后通過液體過濾泵將液態(tài)前驅(qū)體抽回到液態(tài)原料儲(chǔ) 罐；排廢口最后將不可利用的廢料排出，清空罐內(nèi)液體，關(guān)閉所有閥門，依次打開主罐體上 蓋和下蓋，取出工件，然后經(jīng)干燥處理后進(jìn)入后期石墨化處理、機(jī)加工等工序。
[0026] 本實(shí)用新型的有益效果是，該裝置制備炭/炭復(fù)合材料效率高，成本低，原料利用 率高，節(jié)能減排，且能夠在常壓運(yùn)行，防燃防爆，安全性好，可靠性高。利用該裝置可使該類 復(fù)合材料的制備周期由目前廣泛采用的CVD制備工藝的有效沉積時(shí)間1000小時(shí)以上縮短 為10小時(shí)左右，大幅度降低了炭/炭復(fù)合材料的制備周期和生產(chǎn)成本，提高了制品的生產(chǎn) 效率和原材料的利用率，具有廣闊的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖2是利用本實(shí)用新型的制備工藝流程圖。
[0029] 其中，1集成控制操作臺(tái)；2感應(yīng)加熱系統(tǒng)；3直流加熱系統(tǒng)；4電流輸入輸出裝置； 5液位計(jì)；6罐體；7保護(hù)氣體閥門；8壓力表；9泄壓口； 10氣體排出通道；11觀察口；12冷 卻回流管；13冷卻回流閥；14氣體冷卻器；15液體冷卻控制閥；16液體冷卻循環(huán)泵；17液 體冷卻裝置；18冷凝回流泵；19冷凝回流管；20冷卻循環(huán)管；21液態(tài)原料儲(chǔ)罐；22過濾系 統(tǒng)；23罐體支架；24液體過濾泵；25熱解沉積區(qū)；26排廢口；27感應(yīng)及直流加熱裝置；28工 件夾裝裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0031] 如圖1所示，液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，包括設(shè)置于集 成控制操作臺(tái)1中的集成控制系統(tǒng)、沉積爐、直流加熱系統(tǒng)3、感應(yīng)加熱系統(tǒng)2、液體冷卻裝 置17、氣體冷卻器14、過濾系統(tǒng)22和原料儲(chǔ)存系統(tǒng)。
[0032] 沉積爐包括不銹鋼材質(zhì)的立式圓爐罐體6,該沉積爐還設(shè)有可移動(dòng)式頂蓋和罐底， 與罐體采用法蘭連接并保持密封。罐體6上設(shè)有液位計(jì)5。頂蓋上設(shè)有觀察口 11、壓力表 8和泄壓裝置。罐體6內(nèi)設(shè)有感應(yīng)加熱裝置和直流加熱裝置27,感應(yīng)加熱裝置和直流加熱 裝置27分別與罐體外的直流加熱系統(tǒng)7和感應(yīng)加熱系統(tǒng)2連接。罐體6內(nèi)設(shè)有熱解沉積 區(qū)25,感應(yīng)加熱裝置和直流加熱裝置27對(duì)熱解沉積區(qū)加熱。
[0033] 罐體6的底部通過液體過濾泵24、過濾系統(tǒng)22與原料儲(chǔ)存系統(tǒng)連接，原料儲(chǔ)存系 統(tǒng)通過冷凝回流管19與氣體冷卻器14連接，氣體冷卻器14還分別通過氣體排出通道10、 冷卻回流管12與罐體6連接。罐體底部還設(shè)有工件夾持裝置28和排廢口 26。
[0034] 液體冷卻裝置17通過冷卻循環(huán)管20與罐體6雙向連接，所述罐體6上還設(shè)有保 護(hù)氣體入口；所述冷凝回流管19上設(shè)置有冷凝回流泵18,所述冷卻循環(huán)管20上設(shè)置有液 體冷卻循環(huán)泵16和液體冷卻控制閥15,所述冷卻回流管12上設(shè)置有冷卻回流閥13,保護(hù) 氣體入口設(shè)有保護(hù)氣體閥門7。
[0035] 集成控制系統(tǒng)用于控制直流加熱系統(tǒng)3、感應(yīng)加熱系統(tǒng)2、液體過濾泵24、冷凝回 流泵18、液體冷卻循環(huán)泵16、液體冷卻控制閥15、冷卻回流閥13和保護(hù)氣體閥門7。
[0036] 如圖1-圖2所示，本實(shí)施例先對(duì)炭纖維預(yù)制件涂敷保護(hù)層材料、烘干等預(yù)處理，制 備成預(yù)制件成品。將已制備好的預(yù)制件成品，在罐體6底部精確定位，并用工件夾裝裝置 28支撐固定，罐底和罐頂入工位并密封固定，罐體6安置在罐體支架23上。從液態(tài)原料儲(chǔ) 罐21通過冷凝回流管19注入液態(tài)前驅(qū)體至合適位置，通過液位計(jì)5控制液態(tài)前驅(qū)體加入 量，關(guān)閉冷卻回流閥13、液體冷卻控制閥15,使整個(gè)罐體處于封閉狀態(tài)，然后打開保護(hù)氣體 閥門7通入保護(hù)氣體，保持一定時(shí)間后，通過集成控制操作臺(tái)1開啟直流加熱系統(tǒng)3,電流 通過電流輸入輸出裝置4進(jìn)入罐體并作用于工件；按照工藝要求每間隔一定時(shí)間調(diào)整一次 直流感應(yīng)電源的電流，當(dāng)直流加熱系統(tǒng)3達(dá)到一定功率后，通過集成控制操作臺(tái)1開啟感應(yīng) 加熱裝置2,然后通過集成控制操作臺(tái)1，順次開啟冷卻循環(huán)管20上的液體冷卻控制閥15 和液體冷卻循環(huán)泵16,液體冷卻裝置17工作；觀察壓力表8,當(dāng)壓力達(dá)到既定壓力時(shí)，順次 開啟冷卻回流閥13和冷凝回流泵18,加熱揮發(fā)和裂解產(chǎn)生的氣體通過氣體排出通道10進(jìn) 入氣體冷卻器14,冷卻后的液體通過冷卻回流管12進(jìn)入主罐體6,實(shí)現(xiàn)揮發(fā)氣體的回收利 用；由于揮發(fā)和裂解的氣體形成穩(wěn)定的氣流，可以阻止空氣的流入，此時(shí)可以關(guān)閉保護(hù)氣體 閥門7 ;然后通過集成控制操作臺(tái)1開啟液體過濾泵24和過濾系統(tǒng)22,對(duì)液態(tài)前驅(qū)體進(jìn)行 過濾處理。按照既定工藝路線通過集成控制操作臺(tái)1分別調(diào)整直流電流、感應(yīng)頻率及電壓 等，經(jīng)過10小時(shí)左右即可制備出密度為1. 7g/cm3炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料。
[0037] 期間通過液位計(jì)5觀察罐體內(nèi)液態(tài)前驅(qū)體數(shù)量；通過觀察口 11觀察工件加熱情 況。通過氣體冷凝器14實(shí)現(xiàn)揮發(fā)液的回收，提高原料利用率；通過過濾系統(tǒng)22及液態(tài)原料 罐21等儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前驅(qū)體雜質(zhì)的去除及工作循環(huán)內(nèi)前驅(qū)體的補(bǔ)充；通過感應(yīng)及直流加 熱裝置27和冷卻循環(huán)系統(tǒng)在熱解沉積區(qū)25形成可控的溫度梯度，實(shí)現(xiàn)工件從心部向周邊 逐漸順次沉積的工藝過程；泄壓口 9為保護(hù)裝置，可以避免罐體內(nèi)產(chǎn)生過大的壓力。一個(gè) 批次的工件沉積結(jié)束后通過液體過濾泵24將液態(tài)前驅(qū)體抽回到液態(tài)原料儲(chǔ)罐21 ;排廢口 26最后將不可利用的廢料排出，清空罐內(nèi)液體，關(guān)閉所有閥門，依次打開主罐體6上蓋和下 蓋，取出工件，然后經(jīng)干燥處理后進(jìn)入后期石墨化處理、機(jī)加工等工序。
[0038] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特征是，包括集成控制系統(tǒng)、 沉積爐、直流加熱系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、液體冷卻裝置、氣體冷卻器、過濾系統(tǒng)和原料儲(chǔ)存系 統(tǒng)；所述沉積爐包括罐體，罐體內(nèi)設(shè)有感應(yīng)加熱裝置和直流加熱裝置，感應(yīng)加熱裝置和直流 加熱裝置分別與罐體外的直流加熱系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)連接，所述罐體內(nèi)設(shè)有熱解沉積區(qū)， 感應(yīng)加熱裝置和直流加熱裝置對(duì)熱解沉積區(qū)加熱；所述罐體的底部通過液體過濾泵、過濾 系統(tǒng)與原料儲(chǔ)存系統(tǒng)連接，原料儲(chǔ)存系統(tǒng)通過冷凝回流管與氣體冷卻器連接，氣體冷卻器 還分別通過氣體排出通道、冷卻回流管與罐體連接，所述液體冷卻裝置通過冷卻循環(huán)管與 罐體雙向連接，所述罐體上還設(shè)有保護(hù)氣體入口；所述冷凝回流管上設(shè)置有冷凝回流泵，所 述冷卻循環(huán)管上設(shè)置有液體冷卻循環(huán)泵和液體冷卻控制閥，所述冷卻回流管上設(shè)置有冷卻 回流閥，保護(hù)氣體入口設(shè)有保護(hù)氣體閥門，所述集成控制系統(tǒng)用于控制直流加熱系統(tǒng)、感應(yīng) 加熱系統(tǒng)、液體過濾泵、冷凝回流泵、液體冷卻循環(huán)泵、液體冷卻控制閥、冷卻回流閥和保護(hù) 氣體閥門。
2. 如權(quán)利要求1所述的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特征 是，所述罐體底部還設(shè)有工件夾持裝置。
3. 如權(quán)利要求1所述的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特征 是，所述罐體底部還設(shè)有排廢口。
4. 如權(quán)利要求1所述的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特征 是，所述沉積爐的罐體為不銹鋼材質(zhì)的立式圓爐罐體，該沉積爐還設(shè)有可移動(dòng)式頂蓋和罐 底，與罐體采用法蘭連接并保持密封。
5. 如權(quán)利要求1或3所述的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特 征是，所述罐體上設(shè)有液位計(jì)。
6. 如權(quán)利要求4所述的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特征 是，所述頂蓋設(shè)有觀察口。
7. 如權(quán)利要求4所述的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特征 是，所述頂蓋設(shè)有壓力表。
8. 如權(quán)利要求4所述的液相熱解沉積制備炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料的裝置，其特征 是，所述頂蓋設(shè)有泄壓裝置。
【文檔編號(hào)】C04B35/83GK203999390SQ201420430302
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】襲建人, 楊曉濤, 齊廣慧, 叢紅梅, 譚妮克 申請(qǐng)人:山東大學(xué)