CN216106652U - 气体流动控制装置及热解炭界面制备模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体流动控制装置及热解炭界面制备模具，涉及热解炭界面技术领域，包括进气装置和出气装置，进气装置上开设有多个进气通道且进气装置上设置的导气面能够将气体从模具进气口导向至模具内腔内侧壁，出气装置上开设有至少两个出气孔，进气装置与出气装置之间固定设置有至少两个导气罩，各导气罩分别与各进气通道及出气孔连通，各出气孔能够指向模具内预制体形成热解炭界面的不同位置。通过在进气装置上设置导气面将气体从模具进气口导向至模具内腔内侧壁，再经各导气罩将气体均匀的吹向模具内，出气孔能依据预制体自身结构形状而设置在需要气体吹向的位置，保证预制体自身形成的热解炭界面致密化更加均匀，保证最终产品性能。

Description

气体流动控制装置及热解炭界面制备模具

技术领域

本实用新型涉及热解炭界面技术领域，特别是涉及气体流动控制装置及热解炭界面制备模具。

背景技术

陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。界面相是调节C/SiC复合材料纤维和基体之间相互关系进而提高材料力学性能的关键，其成分和结构对界面效能发挥起到至关重要的作用。在陶瓷基复合材料已知的界面材料中，热解炭(PyC)是目前最常使用的界面材料之一。

化学气相渗透法则是现在制备热解炭界面的主要工艺方法，可以得到致密的热解炭界面，它的过程是先将碳纤维预制体置于热解炭界面制备的模具中，再将模具放入CVI炉中，设定恒温程序，通过导气管将气态前驱体通入模具内，气体分子裂解成小分子扩散到预制体碳纤维周围和空隙中进行致密化，最终得到热解炭界面。但气态前驱体在刚进入模具内部时，由于导气管比模具尺寸小且碳纤维预制体的形状不规则，因此，气态前驱体进入模具时比较集中在模具中间区域，导致模具内部出现中间区域流速高，四周气体流速低，这种特定的气体既无法均匀的通过模具内腔也无法针对于不规则形状的碳纤维预制体形成完全致密化的热解炭界面，从而产生界面缺陷，影响最终形成的产品性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气体流动控制装置及热解炭界面制备模具，以解决上述现有技术存在的问题，使气体流速均匀，形成均匀致密化的热解炭界面，保证产品性能。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种气体流动控制装置，用于设置于模具内腔，包括进气装置和出气装置，所述进气装置靠近模具进气口的一端具有导向面，所述导向面上开设有多个进气通道，所述导向面能够将自模具进气口进入模具内腔的气体导向至模具内腔的内侧壁，所述出气装置上开设有至少两个出气孔，且所述出气装置侧壁能够与模具内壁密封连接，所述进气装置与所述出气装置之间固定设置有至少两个导气罩，各所述导气罩为具有两端开口的内部中空结构，且各所述导气罩均一端开口与各所述进气通道固定连接并连通，且该所述导气罩的另一端开口与一个所述出气孔固定连接并连通，各所述出气孔能够指向模具内碳纤维预制体形成热解炭界面的不同位置。

优选的，靠近所述进气装置中心线的各所述进气通道的总进气截面积比远离所述进气装置中心线的各所述进气通道的总进气截面积小。

优选的，各所述进气通道的进气截面积均相同，且靠近所述进气装置中心线的各所述进气通道的数量比远离所述进气装置中心线的各所述进气通道的数量少。

优选的，所述导向面为圆锥面，且圆锥面的顶点位于靠近模具进气口的一侧。

优选的，所述进气装置和出气装置之间还固定连接有连接板。

优选的，所述进气装置、所述出气装置及各所述导气罩的材质均为石墨。

本实用新型还提供一种热解炭界面制备模具，包括模具和如上任意一项的所述气体流动控制装置，所述模具具有内腔，且所述内腔上设置有进气口和出气口，所述进气装置设置在所述内腔内靠近所述进气口的一端，且所述出气装置侧壁能够与所述内腔内壁密封连接。

优选的，所述模具包括第一盖体、中间体和第二盖体，所述中间体内部中空，所述第一盖体与所述中间体的一端密封连接且能够拆卸连接，所述第二盖体与所述中间体的另一端密封连接且能够拆卸连接，所述第一盖体与所述中间体的内部空间及所述第二盖体共同形成所述内腔，所述第一盖体上设置有所述出气口且所述第二盖体上设置有所述进气口。

优选的，所述第一盖体的所述出气口和所述第二盖体的所述进气口均与一根导气管连接并连通。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供的气体流动控制装置，通过在进气装置上设置导气面和多个进气通道，导气面能够将气体从模具进气口导向至模具内腔的内侧壁，且通过各个进气通道均匀的分散到模具内部，然后经过各导气罩将气体均匀的吹向模具内的碳纤维预制体上，且设置的出气孔能够依据碳纤维预制体自身的结构形状而设置在正对碳纤维预制体的需要气体吹向的位置上，进而保证碳纤维预制体自身形成的热解炭界面致密化更加均匀，进而保证最终产品性能。

进一步的，由于气体在孔道内的扩散是会按照正态分布进行扩散，所以设置靠近进气装置中心线位置的进气通道的总进气截面积比远离进气装置中心线位置的进气通道的总截面积小，其能更好的使通过进气装置后的气体更加流速均匀。

进一步的，进气截面积的不同是通过在进气装置的不同位置上设置的不同数量的进气通道而成的，其结构简单，易加工制作。

进一步的，导向面设置为圆锥面，气体能够在倒圆锥形外壁上碰撞进而将模具进气口的气体引导到模具内侧壁方向的进气通道内，使气体经过进气装置后更加均匀的沿整个平面扩散。

进一步的，进气装置和出气装置之间还设置的连接板能够使装置更加牢固。

进一步的，整个装置的材质采用的是石墨，其性质稳定，对碳纤维预制体的热解炭界面形成影响小。

本实用新型提供的热解炭界面制备模具，通过在模具内腔内设置气体流动控制装置，使进入的气体能够均匀的吹向碳纤维预制体，从而形成致密化效果更好的热解炭界面。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的气体流动控制装置的整体结构剖面示意图；

图2为本实用新型提供的气体流动控制装置的俯视图；

图3为本实用新型提供的热解炭界面制备模具的整体结构示意图。

图中：100-气体流动控制装置；200-热解炭界面制备模具；1-进气装置；11-进气通道；2-出气装置；21-出气孔；3-导气罩；4-连接板；5-模具；51-第一盖体；52-中间体；53-第二盖体；6-导气管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种一种气体流动控制装置及模具，以解决现有技术存在的问题，使气体流速均匀，形成均匀致密化的热解炭界面，保证产品性能。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

本实用新型提供一种气体流动控制装置100，主要用于化学气相渗透法制备样品，用于设置于模具5内腔，包括进气装置1和出气装置2，进气装置1靠近模具5进气口的一端具有导向面，导向面上开设有多个进气通道11，导向面能够将自模具5进气口进入模具5内腔的气体导向至模具5内腔的内侧壁，出气装置2上开设有至少两个出气孔21，且出气装置2侧壁能够与模具5内壁密封连接，进气装置1与出气装置2之间固定设置有至少两个导气罩3，各导气罩3为具有两端开口的内部中空结构，且各导气罩3均一端开口与各进气通道11固定连接并连通，且该导气罩3的另一端开口与一个出气孔21固定连接并连通，各出气孔21能够指向模具5内碳纤维预制体形成热解炭界面的不同位置。通过在进气装置1上设置导气面和多个进气通道11，导气面能够将气体从模具5进气口导向至模具5内腔的内侧壁，且通过各个进气通道11均匀的分散到模具5内部，然后经过各导气罩3将气体均匀的吹向模具5内的碳纤维预制体上，且设置的出气孔21能够依据碳纤维预制体自身的结构形状而设置在正对碳纤维预制体的需要气体吹向的位置上，进而保证碳纤维预制体自身形成的热解炭界面致密化更加均匀，进而保证最终产品性能。

靠近进气装置1中心线的各进气通道11的总进气截面积比远离进气装置1中心线的各进气通道11的总进气截面积小。由于气体在孔道内的扩散是会按照正态分布进行扩散，所以设置靠近进气装置1中心线位置的各进气通道11的总进气截面积比远离进气装置1中心线位置的各进气通道11的总截面积小，其能更好的使通过进气装置1后的气体更加流速均匀。

各进气通道11的进气截面积均相同，且靠近进气装置1中心线的各进气通道11的数量比远离进气装置1中心线的各进气通道11的数量少。进气截面积的不同是通过在进气装置1的不同位置上设置的不同数量的进气通道11而成的，其结构简单，易加工制作。

导向面为圆锥面，且圆锥面的顶点位于靠近模具5进气口的一侧。导向面设置为圆锥面，气体能够在倒圆锥形外壁上碰撞进而将模具5进气口的气体引导到模具内侧壁方向的进气通道11内，使气体经过进气装置1后更加均匀的沿整个平面扩散。

进气装置1和出气装置2之间还固定连接有连接板4。进气装置1和出气装置2之间还设置的连接板4能够使装置更加牢固。

进气装置1、出气装置2及各导气罩3的材质均为石墨。整个装置的材质采用的是石墨，其性质稳定，对碳纤维预制体的热解炭界面形成影响小。

实施例二

本实用新型还提供一种热解炭界面制备模具200，包括模具5和如实施例一中任意一项的气体流动控制装置100，模具5具有内腔，且内腔上设置有进气口和出气口，进气装置1设置在内腔内靠近进气口的一端，且出气装置2四周能够与内腔内壁密封连接。使气体即气态的前驱体能够更加均匀的吹向模具5内部的碳纤维预制体，从而形成致密化更好的热解炭界面，具体的，气体流动控制装置100是直接放置在模具5内部的，且在实际实验过程中，由于需要高温处理，为防止热胀冷缩现象，实际中气体流动控制装置100上的进气装置1及出气装置2的外径尺寸应略小于模具5内壁的直径，具体的，气体流动控制装置100在放入模具5之前需喷氮化硼喷雾，防止气体流动控制装置100与模具5因沉积热解炭而粘接破坏模具5导致气体流动控制装置100使用寿命的降低。

模具5包括第一盖体51、中间体52和第二盖体53，中间体52内部中空，第一盖体51与中间体52的一端密封连接且能够拆卸连接，第二盖体53与中间体52的另一端密封连接且能够拆卸连接，第一盖体51与中间体52的内部空间及第二盖体53共同形成内腔，第一盖体51上设置有出气口且第二盖体53上设置有进气口。模具5设置有上下两个盖体，能够方便碳纤维预制体的拿取与放置。

第一盖体51的出气口和第二盖体53的进气口均与一根导气管6连接并连通。导气管6能够引导气态的前驱体进入模具5以及尾气的引导排出，且两个盖体的设置也方便了导气管与上下盖体的连接。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种气体流动控制装置，用于设置于模具内腔，其特征在于：包括进气装置和出气装置，所述进气装置靠近模具进气口的一端具有导向面，所述导向面上开设有多个进气通道，所述导向面能够将自模具进气口进入模具内腔的气体导向至模具内腔的内侧壁，所述出气装置上开设有至少两个出气孔，且所述出气装置侧壁能够与模具内壁密封连接，所述进气装置与所述出气装置之间固定设置有至少两个导气罩，各所述导气罩为具有两端开口的内部中空结构，且各所述导气罩均一端开口与各所述进气通道固定连接并连通，且该所述导气罩的另一端开口与一个所述出气孔固定连接并连通，各所述出气孔能够指向模具内碳纤维预制体形成热解炭界面的不同位置。

2.根据权利要求1所述的气体流动控制装置，其特征在于：靠近所述进气装置中心线的各所述进气通道的总进气截面积比远离所述进气装置中心线的各所述进气通道的总进气截面积小。

3.根据权利要求2所述的气体流动控制装置，其特征在于：各所述进气通道的进气截面积均相同，且靠近所述进气装置中心线的各所述进气通道的数量比远离所述进气装置中心线的各所述进气通道的数量少。

4.根据权利要求1所述的气体流动控制装置，其特征在于：所述导向面为圆锥面，且圆锥面的顶点位于靠近模具进气口的一侧。

5.根据权利要求1所述的气体流动控制装置，其特征在于：所述进气装置和出气装置之间还固定连接有连接板。

6.根据权利要求1所述的气体流动控制装置，其特征在于：所述进气装置、所述出气装置及各所述导气罩的材质均为石墨。

7.一种热解炭界面制备模具，其特征在于：包括模具和如权利要求1～6的所述气体流动控制装置，所述模具具有内腔，且所述内腔上设置有进气口和出气口，所述进气装置设置在所述内腔内靠近所述进气口的一端，且所述出气装置侧壁能够与所述内腔内壁密封连接。

8.根据权利要求7所述的热解炭界面制备模具，其特征在于：所述模具包括第一盖体、中间体和第二盖体，所述中间体内部中空，所述第一盖体与所述中间体的一端密封连接且能够拆卸连接，所述第二盖体与所述中间体的另一端密封连接且能够拆卸连接，所述第一盖体与所述中间体的内部空间及所述第二盖体共同形成所述内腔，所述第一盖体上设置有所述出气口且所述第二盖体上设置有所述进气口。

9.根据权利要求8所述的热解炭界面制备模具，其特征在于：所述第一盖体的所述出气口和所述第二盖体的所述进气口均与一根导气管连接并连通。

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