專(zhuān)利名稱(chēng)：一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化學(xué)氣相沉積爐，尤其涉及一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積是炭源氣體(如天然氣、丙烯等烴類(lèi)氣體)經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入到預(yù)制體工件空隙，高溫下通常在900-1200度炭源氣體裂解，沿狹長(zhǎng)孔隙通道壁的氣一固相界面產(chǎn)生沉積炭過(guò)程。預(yù)制體工件內(nèi)孔隙通道較長(zhǎng)，炭源氣體在狹長(zhǎng)孔隙內(nèi)的擴(kuò)散越深入，沉積效果越好，材料密度梯度少，材質(zhì)越均勻。眾所周知，傳統(tǒng)的CVI (Chemical vapor infiltrtion)技術(shù)多采用內(nèi)進(jìn)氣等溫法，炭源氣體由預(yù)制體工件外部向內(nèi)部擴(kuò)散并沉積致密，當(dāng)外部孔隙通道被熱解炭封堵后，炭源氣體向內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)散無(wú)法進(jìn)行，導(dǎo)致材質(zhì)出現(xiàn)一定程度的密度梯度，甚至材料的密度達(dá)不到要求，影響材質(zhì)的各種性能。在真空狀態(tài)下，炭源氣體擴(kuò)散受反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制擴(kuò)散速率較慢，預(yù)制體工件密度達(dá)到要求要經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)CVI周期，沉積周期較長(zhǎng)，電能消耗大，炭源氣體用量也較多，進(jìn)而成本也高。沉積速率受擴(kuò)散速率控制，即只 有炭源氣體的擴(kuò)散速率提高，才能加快沉積速率。對(duì)于類(lèi)似剎車(chē)盤(pán)的環(huán)形工件沉積炭過(guò)程，由于受其工件形狀所限，利用內(nèi)進(jìn)氣等溫法進(jìn)行沉積，上述缺陷更為明顯。炭/炭復(fù)合材料因其重量輕、負(fù)載水平高、抗熱沖擊性好、耐磨損壽命長(zhǎng)等優(yōu)異性能被廣泛的用做飛機(jī)剎車(chē)盤(pán)并逐漸取代金屬剎車(chē)盤(pán)。世界上英、美、法等國(guó)先后在上個(gè)世紀(jì)60年代開(kāi)始研制并投入應(yīng)用，80年代隨著化學(xué)氣相沉積技術(shù)及與之相應(yīng)的設(shè)備發(fā)展日臻成熟，實(shí)現(xiàn)了碳復(fù)合材料規(guī)模快速發(fā)展，碳復(fù)合材料剎車(chē)盤(pán)開(kāi)始大量的被用于民用波音及空客系列飛機(jī)上，幾乎壟斷了碳剎車(chē)盤(pán)市場(chǎng)。在中國(guó)自上個(gè)世紀(jì)80年代末開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)，至90年代末逐漸在軍機(jī)及民機(jī)中應(yīng)用，由于起步較晚，在生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備控制系統(tǒng)及沉積技術(shù)等方面還遠(yuǎn)不及上述三國(guó)，為解決上述問(wèn)題，需要采用內(nèi)進(jìn)氣壓差法和外進(jìn)氣壓差法交替進(jìn)行生產(chǎn)工藝，這種工藝的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)沉積爐的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置。利用該裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)壓差法沉積碳剎車(chē)盤(pán)類(lèi)工件，能提高沉積速率和保證工件質(zhì)量。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，包括爐體底板及設(shè)于所述爐體底板上的進(jìn)氣管，其特點(diǎn)在于，在所述進(jìn)氣管的上部設(shè)有導(dǎo)流罩，所述導(dǎo)流罩呈下部開(kāi)口的圓桶形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流罩上設(shè)有通孔。本實(shí)用新型的有益效果是采用本實(shí)用新型的進(jìn)氣分布裝置，并配合工件在沉積爐中的合理排放，可以方便的實(shí)現(xiàn)內(nèi)進(jìn)氣壓差法或外進(jìn)氣壓差法生產(chǎn)工藝，不僅可提高CVI速率，還可大大縮短CVI周期，而且材料密度梯度少，材質(zhì)均勻，材料性能優(yōu)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述導(dǎo)流罩的頂部設(shè)有通孔。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，在導(dǎo)流罩的頂部設(shè)置通孔可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)進(jìn)氣壓差法沉積工藝。進(jìn)一步，所述導(dǎo)流罩的側(cè)壁均布有通孔。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，在導(dǎo)流罩的側(cè)壁設(shè)置通孔可以實(shí)現(xiàn)外進(jìn)氣壓差法沉積工藝。進(jìn)一步，所述進(jìn)氣管的上部封閉，側(cè)壁均布有氣流孔。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，在進(jìn)氣管側(cè)壁設(shè)置氣流孔可以使氣體均勻分流，保證爐內(nèi)氣氛均勻。進(jìn)一步,所述導(dǎo)流罩由炭/炭復(fù)合材料制成。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，炭/炭復(fù)合材料因其重量輕、高溫下機(jī)械強(qiáng) 度高，便于操作和清理，非常適合在沉積爐內(nèi)做承載材料使用。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A-A剖視圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例I的應(yīng)用原理示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2的應(yīng)用原理示意圖。在圖I到圖5中，I、爐體底板；2、進(jìn)氣管；3、導(dǎo)流罩；4、氣流孔；5、通孔；6、工件托板；7、工件預(yù)制體；8、爐體；9、盲板；10、排氣孔；11、盲板孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例I如圖I所示，一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，包括爐體底板I及設(shè)于所述爐體底板I上的進(jìn)氣管2，其特點(diǎn)在于，在所述進(jìn)氣管2的上部設(shè)有導(dǎo)流罩3，所述導(dǎo)流罩3呈下部開(kāi)口的圓桶形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流罩3的頂部設(shè)有通孔5。所述進(jìn)氣管2的上部封閉，側(cè)壁均布有氣流孔4。所述導(dǎo)流罩3由炭/炭復(fù)合材料制成。如圖4所示,為本實(shí)施例I的應(yīng)用原理示意圖。在所述導(dǎo)流罩3的頂部設(shè)有工件托板6，工件托板6的中心對(duì)應(yīng)于導(dǎo)流罩3的頂部通孔5也設(shè)有通孔，將工件預(yù)制體7碼放在所述工件托板6上，在工件預(yù)制體7的頂部再壓上盲板9，該盲板9的外緣與爐體8之間留有間隙。工作時(shí)，炭源氣體通過(guò)進(jìn)氣管2和導(dǎo)流罩3頂部的通孔5，由工件預(yù)制體7內(nèi)環(huán)進(jìn)入，穿過(guò)工件預(yù)制體7并經(jīng)其外環(huán)逸出，然后通過(guò)爐頂?shù)呐艢饪?0排出爐外。真空狀態(tài)下，在工件預(yù)制體7內(nèi)外環(huán)間形成壓差，實(shí)現(xiàn)炭源氣體由內(nèi)向外強(qiáng)制流動(dòng)，使氣體在工件預(yù)制體7由內(nèi)環(huán)向外環(huán)快速擴(kuò)散并熱解，進(jìn)行沉積，由于內(nèi)外環(huán)有壓差，炭源氣體的擴(kuò)散速率比單純等溫CVI快，故沉積速率快，當(dāng)工件預(yù)制體7達(dá)到一定密度時(shí)，一個(gè)沉積周期結(jié)束。實(shí)施例2如圖2和圖3所示，一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，包括爐體底板I及設(shè)于所述爐體底板I上的進(jìn)氣管2，其特點(diǎn)在于，在所述進(jìn)氣管2的上部設(shè)有導(dǎo)流罩3，所述導(dǎo)流罩3呈下部開(kāi)口的圓桶形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流罩3的側(cè)壁均布有通孔5。所述進(jìn)氣管2的上部封閉，側(cè)壁均布有氣流孔4。所述導(dǎo)流罩3由炭/炭復(fù)合材料制成。如圖5所示,為本實(shí)施例2的應(yīng)用原理示意圖。在所述導(dǎo)流罩3的頂部設(shè)有工件托板6，將工件預(yù)制體7放在所述工件托板6上，在工件預(yù)制體7的頂部再壓上盲板9，該盲板9中心設(shè)有盲板孔11，邊緣與爐體8之間密封連接。工作時(shí)炭源氣體通過(guò) 進(jìn)氣管2和導(dǎo)流罩3側(cè)壁的通孔5，由工件預(yù)制體7外環(huán)進(jìn)入，穿過(guò)工件預(yù)制體7進(jìn)入其內(nèi)環(huán)并通過(guò)所述盲板9頂部的盲板孔11逸出，然后通過(guò)爐頂?shù)呐艢饪?0排出爐外。真空狀態(tài)下，在工件預(yù)制體7外內(nèi)環(huán)間形成壓差，實(shí)現(xiàn)炭源氣體由工件預(yù)制體7外環(huán)向內(nèi)環(huán)強(qiáng)制流動(dòng)，使氣體在工件預(yù)制體7由外環(huán)向內(nèi)環(huán)快速擴(kuò)散并熱解，隨后沉積，由于外內(nèi)環(huán)有壓差，炭源氣體的擴(kuò)散速率比單純等溫CVI快，故沉積速率高，當(dāng)工件預(yù)制體7達(dá)到一定密度時(shí)，一個(gè)沉積周期結(jié)束。也可以視材料的密度情況交替使用內(nèi)進(jìn)氣壓差法和外進(jìn)氣壓差法裝置以實(shí)現(xiàn)材料快速致密，同時(shí)節(jié)能減排，降低成本。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，包括爐體底板及設(shè)于所述爐體底板上的進(jìn)氣管，其特征在于，在所述進(jìn)氣管的上部設(shè)有導(dǎo)流罩，所述導(dǎo)流罩呈下部開(kāi)口的圓桶形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流罩上設(shè)有通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流罩的頂部設(shè)有通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流罩的側(cè)壁均布有通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣管的上部封閉，側(cè)壁均布有氣流孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流罩由炭/炭復(fù)合材料制成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種化學(xué)氣相沉積爐進(jìn)氣分布裝置。其包括爐體底板及設(shè)于所述爐體底板上的進(jìn)氣管，其特點(diǎn)是在進(jìn)氣管的上部設(shè)有導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩呈下部開(kāi)口的圓桶形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流罩的頂部或側(cè)壁設(shè)有通孔。所述進(jìn)氣管的上部封閉，側(cè)壁均布有出氣孔。所述導(dǎo)流罩由炭/炭復(fù)合材料制成。采用本實(shí)用新型的進(jìn)氣分布裝置，并配合工件在沉積爐中的合理排放，可以方便的實(shí)現(xiàn)內(nèi)進(jìn)氣壓差法或外進(jìn)氣壓差法生產(chǎn)工藝，不僅可提高CVI速率，還可大大縮短CVI周期，而且材料密度梯度少，材質(zhì)均勻，尤其適合于炭/炭復(fù)合材料飛機(jī)剎車(chē)盤(pán)的制造。
文檔編號(hào)C23C16/455GK202543325SQ20122010594
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者劉玉清 申請(qǐng)人:煙臺(tái)魯航炭材料科技有限公司