CN202543325U - 一种化学气相沉积炉进气分布装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种化学气相沉积炉进气分布装置。其包括炉体底板及设于所述炉体底板上的进气管，其特点是在进气管的上部设有导流罩，导流罩呈下部开口的圆桶形结构，导流罩的顶部或侧壁设有通孔。所述进气管的上部封闭，侧壁均布有出气孔。所述导流罩由炭/炭复合材料制成。采用本实用新型的进气分布装置，并配合工件在沉积炉中的合理排放，可以方便的实现内进气压差法或外进气压差法生产工艺，不仅可提高CVI速率，还可大大缩短CVI周期，而且材料密度梯度少，材质均匀，尤其适合于炭/炭复合材料飞机刹车盘的制造。

Description

一种化学气相沉积炉进气分布装置

技术领域

本实用新型涉及化学气相沉积炉，尤其涉及一种化学气相沉积炉进气分布装置。

背景技术

化学气相沉积是炭源气体（如天然气、丙烯等烃类气体）经扩散进入到预制体工件空隙，高温下通常在900-1200度炭源气体裂解，沿狭长孔隙通道壁的气－固相界面产生沉积炭过程。预制体工件内孔隙通道较长，炭源气体在狭长孔隙内的扩散越深入，沉积效果越好，材料密度梯度少，材质越均匀。众所周知，传统的CVI（Chemical vapor  infiltrtion ）技术多采用内进气等温法，炭源气体由预制体工件外部向内部扩散并沉积致密，当外部孔隙通道被热解炭封堵后，炭源气体向内进一步扩散无法进行，导致材质出现一定程度的密度梯度，甚至材料的密度达不到要求，影响材质的各种性能。在真空状态下，炭源气体扩散受反应动力学控制扩散速率较慢，预制体工件密度达到要求要经过数个CVI周期，沉积周期较长，电能消耗大，炭源气体用量也较多，进而成本也高。沉积速率受扩散速率控制，即只有炭源气体的扩散速率提高，才能加快沉积速率。 对于类似刹车盘的环形工件沉积炭过程，由于受其工件形状所限，利用内进气等温法进行沉积，上述缺陷更为明显。

炭/炭复合材料因其重量轻、负载水平高、抗热冲击性好、耐磨损寿命长等优异性能被广泛的用做飞机刹车盘并逐渐取代金属刹车盘。世界上英、美、法等国先后在上个世纪60年代开始研制并投入应用，80年代随着化学气相沉积技术及与之相应的设备发展日臻成熟，实现了碳复合材料规模快速发展，碳复合材料刹车盘开始大量的被用于民用波音及空客系列飞机上，几乎垄断了碳刹车盘市场。在中国自上个世纪80年代末开始研制开发，至90年代末逐渐在军机及民机中应用，由于起步较晚，在生产规模、设备控制系统及沉积技术等方面还远不及上述三国，为解决上述问题，需要采用内进气压差法和外进气压差法交替进行生产工艺，这种工艺的实现需要对沉积炉的进气结构进行改进。 

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种化学气相沉积炉进气分布装置。利用该装置来实现压差法沉积碳刹车盘类工件，能提高沉积速率和保证工件质量。 

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种化学气相沉积炉进气分布装置，包括炉体底板及设于所述炉体底板上的进气管，其特点在于，在所述进气管的上部设有导流罩，所述导流罩呈下部开口的圆桶形结构，所述导流罩上设有通孔。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型的进气分布装置，并配合工件在沉积炉中的合理排放，可以方便的实现内进气压差法或外进气压差法生产工艺，不仅可提高CVI速率，还可大大缩短CVI周期，而且材料密度梯度少，材质均匀，材料性能优。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述导流罩的顶部设有通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，在导流罩的顶部设置通孔可以实现内进气压差法沉积工艺。

进一步，所述导流罩的侧壁均布有通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，在导流罩的侧壁设置通孔可以实现外进气压差法沉积工艺。

进一步，所述进气管的上部封闭，侧壁均布有气流孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，在进气管侧壁设置气流孔可以使气体均匀分流，保证炉内气氛均匀。

进一步，所述导流罩由炭/炭复合材料制成。

采用上述进一步方案的有益效果是，炭/炭复合材料因其重量轻、高温下机械强度高，便于操作和清理 ，非常适合在沉积炉内做承载材料使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本实用新型实施例1的应用原理示意图；

图5为本实用新型实施例2的应用原理示意图。

在图1到图5中，1、炉体底板；2、进气管；3、导流罩；4、气流孔；5、通孔；6、工件托板；7、工件预制体；8、炉体；9、盲板；10、排气孔；11、盲板孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，一种化学气相沉积炉进气分布装置，包括炉体底板1及设于所述炉体底板1上的进气管2，其特点在于，在所述进气管2的上部设有导流罩3，所述导流罩3呈下部开口的圆桶形结构，所述导流罩3的顶部设有通孔5。

所述进气管2的上部封闭，侧壁均布有气流孔4。

所述导流罩3由炭/炭复合材料制成。

如图4所示，为本实施例1的应用原理示意图。在所述导流罩3的顶部设有工件托板6，工件托板6的中心对应于导流罩3的顶部通孔5也设有通孔，将工件预制体7码放在所述工件托板6上，在工件预制体7的顶部再压上盲板9，该盲板9的外缘与炉体8之间留有间隙。工作时，炭源气体通过进气管2和导流罩3顶部的通孔5，由工件预制体7内环进入，穿过工件预制体7并经其外环逸出，然后通过炉顶的排气孔10排出炉外。真空状态下，在工件预制体7内外环间形成压差，实现炭源气体由内向外强制流动，使气体在工件预制体7由内环向外环快速扩散并热解，进行沉积，由于内外环有压差，炭源气体的扩散速率比单纯等温CVI快，故沉积速率快，当工件预制体7达到一定密度时，一个沉积周期结束。

实施例2

如图2和图3所示，一种化学气相沉积炉进气分布装置，包括炉体底板1及设于所述炉体底板1上的进气管2，其特点在于，在所述进气管2的上部设有导流罩3，所述导流罩3呈下部开口的圆桶形结构，所述导流罩3的侧壁均布有通孔5。

所述进气管2的上部封闭，侧壁均布有气流孔4。

所述导流罩3由炭/炭复合材料制成。

如图5所示，为本实施例2的应用原理示意图。在所述导流罩3的顶部设有工件托板6，将工件预制体7放在所述工件托板6上，在工件预制体7的顶部再压上盲板9，该盲板9中心设有盲板孔11，边缘与炉体8之间密封连接。工作时炭源气体通过进气管2和导流罩3侧壁的通孔5，由工件预制体7外环进入，穿过工件预制体7进入其内环并通过所述盲板9顶部的盲板孔11逸出，然后通过炉顶的排气孔10排出炉外。真空状态下，在工件预制体7外内环间形成压差，实现炭源气体由工件预制体7外环向内环强制流动，使气体在工件预制体7由外环向内环快速扩散并热解，随后沉积，由于外内环有压差，炭源气体的扩散速率比单纯等温CVI快，故沉积速率高，当工件预制体7达到一定密度时，一个沉积周期结束。

也可以视材料的密度情况交替使用内进气压差法和外进气压差法装置以实现材料快速致密，同时节能减排，降低成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种化学气相沉积炉进气分布装置，包括炉体底板及设于所述炉体底板上的进气管，其特征在于，在所述进气管的上部设有导流罩，所述导流罩呈下部开口的圆桶形结构，所述导流罩上设有通孔。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉进气分布装置，其特征在于，所述导流罩的顶部设有通孔。

3.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉进气分布装置，其特征在于，所述导流罩的侧壁均布有通孔。

4.根据权利要求1、2或3所述的化学气相沉积炉进气分布装置，其特征在于，所述进气管的上部封闭，侧壁均布有气流孔。

5.根据权利要求1、2或3所述的化学气相沉积炉进气分布装置，其特征在于，所述导流罩由炭/炭复合材料制成。

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