CN203007475U - 复合材料导流筒 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种耐硅蒸汽侵蚀的复合材料导流筒，它包括筒体，其特征是所述的筒体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成，由碳/碳/碳化硅复合材料制备的导流筒充分利用热解碳与碳纤维之间的结合性能好以及碳化硅强度高、抗腐蚀能力强的特点，使碳化硅充分的渗透进入碳纤维基体，保证碳化硅与碳纤维基体的高结合强度，强度高于碳/碳复合材料，且可以有效抑制硅蒸汽对碳/碳/碳化硅复合材料芯部碳纤维的侵蚀，大幅度提高了导流筒的使用寿命，同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高温炉部件，具体地说是一种单晶硅拉制炉用复合材料导流筒。
背景技术
碳/碳复合材料是目前广泛应用的先进复合材料之一，它是由碳纤维或各种碳织物增强碳基体所形成的复合材料，具有密度低，比强度高，耐磨损，耐高温、热膨胀系数小等优良性能。该材料通常先用碳纤维制成的网胎与网胎、或碳布与碳布、或网胎与碳布通过交替叠层针刺复合成碳纤维预制体，然后将预制体放入化学气相反应炉中，利用高温下碳源气体裂解产生的热解碳对预制体进行化学气相增密，使碳纤维预制体密度逐步增加而成为碳/碳复合材料。该材料现已成为航空航天、冶金、新能源等领域的重要基础材料之一，是石墨制品和耐热钢的理想替代品。
目前，碳/碳复合材料已广泛应用于如单晶炉、多晶炉等高温领域，用来制作热场零件，如坩埚、导流筒、保温筒、发热体、紧固件等。
应用结果表明，虽然，碳/碳复合材料制备的导流筒机械强度高、耐热冲击性能和化学稳定性好，其使用寿命高于高纯石墨导流筒，然而，高温硅蒸汽（SiO2和Si）对碳/碳复合材料导流筒的使用寿命影响很大。
为了解决高温硅蒸汽对碳/碳复合材料使用性能的影响，就目前的技术而言，最常用的方法就是做表面涂层，主要是硅基陶瓷涂层（如SiC或MoSi2等）。但是，由于碳/碳复合材料基体和SiC涂层之间热膨胀系数不匹配，制备的涂层与碳/碳复合材料基体的结合性较差，在急冷急热过程中容易脱落，不能长时间的保护碳/碳复合材料不被侵蚀。
专利申请号为201210230688.3，申请日为2012年7月5日，公开号为CN 102718535A，发明名称为碳/碳/碳化硅复合材料及制备方法的专利申请公开了一种制备工艺简单、耐硅蒸汽侵蚀的碳/碳/碳化硅复合材料及制备方法。它通过对碳纤维预制体采用化学气相渗透法对其进行热解碳和碳化硅交替增密或者热解碳和碳化硅混合增密后，再经机加工、纯化后制备而成，其密度为1.3g/㎝3～2.5g/㎝3，可以有效抑制硅蒸汽对碳/碳/碳化硅复合材料芯部碳纤维的侵蚀，制备的碳/碳/碳化硅复合材料弯曲强度大于300MPa，是碳/碳复合材料的2～5倍，断裂韧性≥15MPa·m1/2，抗硅蒸汽腐蚀能力比碳/碳复合材料相比提高了5～10倍，大幅度提高了碳/碳/碳化硅复合材料的使用寿命，同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种耐硅蒸汽侵蚀的复合材料导流筒。
本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种复合材料导流筒，它包括筒体，所述的筒体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。
为进一步增加导流筒表面的抗硅蒸汽腐蚀能力，本实用新型所述的筒体表面设有碳化硅涂层。
本实用新型所述的筒体包括外筒、内筒、法兰、连接环，外筒、内筒的一端通过法兰连接，另一端通过连接环连接组成一个整体，外筒、内筒之间设有炭毡。
由于采用上述技术方案，本实用新型较好的实现了发明目的，由碳/碳/碳化硅复合材料制备的导流筒充分利用热解碳与碳纤维之间的结合性能好以及碳化硅强度高、抗腐蚀能力强的特点，使碳化硅充分的渗透进入碳纤维基体，保证碳化硅与碳纤维基体的高结合强度，强度高于碳/碳复合材料，且可以有效抑制硅蒸汽对碳/碳/碳化硅复合材料芯部碳纤维的侵蚀，大幅度提高了导流筒的使用寿命，同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
由图1可知，一种复合材料导流筒，它包括筒体，所述的筒体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。
为进一步增加埚体表面的抗硅蒸汽腐蚀能力，本实用新型所述的筒体表面设有碳化硅涂层。涂层的表观密度为1.5g/cm3～1.7g/cm3（本实施例为1.56 g/cm3），涂层厚度为0.5㎜～1.5㎜（本实施例为1.1㎜）。
本实用新型所述的筒体包括外筒2、内筒3、法兰1、连接环5，外筒2、内筒3的一端通过法兰1连接，另一端通过连接环5连接组成一个整体，外筒2、内筒3之间设有炭毡4。所述外筒2、内筒3、法兰1和连接环5均由密度为1.0g/cm3～1.4g/cm3（本实施例为1.29 g/cm3）的碳/碳/碳化硅复合材料制备，所述炭毡4的密度为0.1g/cm3～0.2g/cm3（本实施例为0.12 g/cm3）。
本实用新型制备时，先采用近净成形的加工方式，制备内筒3、外筒2、法兰1和连接环5碳纤维预制体；再将预制体经化学气相渗透法对其进行热解碳和碳化硅交替增密或者热解碳和碳化硅混合增密为所需要求的内筒3、外筒2、法兰1和连接环5坯体，按要求将坯体机加工成形；将制备好的内筒3、外筒2、法兰1、连接环5与炭毡4通过由碳/碳/碳化硅复合材料制备的紧固件6（本实施例为螺钉）组合在一起，密度为0.1g/cm3～0.2g/cm3（本实施例为0.12 g/cm3）的炭毡4放置在内筒3和外筒2之间；再将导流筒筒体放入真空炉中进行高温处理，去除金属杂质和挥发分；最后，对导流筒筒体进行表面碳化硅涂层处理，然后进行纯化处理，制得保温筒。
本实用新型制备的碳/碳/碳化硅复合材料导流筒，其综合性能优于石墨导流筒及碳/碳复合材料导流筒，且抗硅蒸汽腐蚀能力比碳/碳复合材料相比提高了5～10倍，防止熔化的多晶硅中挥发出的杂质从接口缝隙进入侵蚀炭毡4，确保了炭毡4保温性能的稳定，大幅度提高了导流筒的使用寿命，且提高了导流筒表面的抗冲刷能力、耐腐蚀能力，防止导流筒表面掉渣掉块。同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
Claims (3)
1.一种复合材料导流筒，它包括筒体，其特征是所述的筒体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。
2.根据权利要求1所述的复合材料导流筒，其特征是所述的筒体表面设有碳化硅涂层。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料导流筒，其特征是所述的筒体包括外筒（2）、内筒（3）、法兰（1）、连接环（5），外筒（2）、内筒（3）的一端通过法兰（1）连接，另一端通过连接环（5）连接组成一个整体，外筒（2）、内筒（3）之间设有炭毡（4）。
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| CN 201220709237 CN203007475U (zh) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 复合材料导流筒 |
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| CN 201220709237 CN203007475U (zh) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 复合材料导流筒 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN107323698A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-11-07 | 上海卫星工程研究所 | 星箭对接采用复合材料端框的承力筒结构 |
| CN114232074A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-25 | 中南大学 | 一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料导流筒及其制备方法 |
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2012
- 2012-12-20 CN CN 201220709237 patent/CN203007475U/zh not_active Expired - Lifetime
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