CN216786253U - 一种化学气相渗透批量制备制品用工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种化学气相渗透批量制备制品用工装，包括底座，底座的底部中心位置设有进气口，反应气体在底座内混合；底座的顶面设置布气盘；布气盘上放置堆叠的预制体；堆叠的预制体环内或管内形成中心通道；布气盘对应中心通道位置均匀设置有若干个通孔作为布气孔；反应气体经布气盘的布气孔均匀分散进入中心通道使堆叠的预制体内外形成反应气体浓度差；堆叠的预制体之间设置间隔件将堆叠的多孔预制体分隔开；间隔件径向设置泄漏通道使堆叠的预制体的内外连通；堆叠的预制体的中心通道的顶部设置有封盖将中心通道封闭，实现化学气相渗透的定向流动，使多孔的预制体获得更好的化学气相渗透效率。

Description

一种化学气相渗透批量制备制品用工装

技术领域

本实用新型涉及化学气相渗透领域，具体涉及一种化学气相渗透批量制备制品用工装。

背景技术

碳碳、碳陶复合材料部件在航空航天领域、高温热场领域都有广泛的应用，化学气相渗透法（CVI）是制备碳碳复合材料、碳陶复合材料常用工艺，将待致密化的多孔预制体放置于真空炉内，将先驱体气体在高温、真空环境下通入真空炉内，该先驱体气体包含一种或多种要构成基质的材料的先驱体气体，先驱体气体渗透到多孔预制体内部，对预制体不断增密，制备出高密度的碳碳复合材料、碳陶复合材料。目前，CVI技术可用于碳、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等物质的沉积。

用化学气相渗透法批量制备环状碳碳、碳陶复合材料，现有技术是将多个预制体堆叠，堆叠后的预制体放置于石墨基座上置于真空炉内，反应气体进入炉体内，反应气体流向与预制体垂直，残余气体从炉体的出口抽吸抽出。这种装置的缺点在于，预制体侧面与反应气体接触，预制体大部分面积与相邻预制体接触，反应气体只有少量进入预制体内参与反应。

反应气体狭缝定向流动技术是一种高效CVI技术，通过反应体气体限定在预制体表面狭缝区域内流动，提高了前驱体气体利用率，在预制体内、外建立较大的浓度梯度，从而得到较高的沉积致密化效率。中国专利201020636083.0公开了一种圆筒件CVI狭缝定向流装置，圆筒件预制体内侧套装内限气圆筒，外侧套装外限气圆筒，内限气圆筒与外限气圆筒分别与预制体之间设置狭缝，将内限气圆筒和外限气圆筒吊装，该装置能够实现桶状件高沉积致密化效率。但仍不能解决环状件碳碳、碳陶复合材料的批量堆叠制备所存在的难致密化的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供化学气相渗透批量制备制品用工装，用于解决环状件碳碳、碳陶复合材料的堆叠制备所存在的难致密化的问题。

本实用新型的化学气相渗透批量制备制品用工装，包括底座；

所述底座的底部中心位置设有通孔作为进气口，反应气体通过进气口进入底座内在底座内混合；

所述底座的顶面设置布气盘；

所述布气盘上放置堆叠的预制体；

所述预制体为环状预制体或管状预制体；

所述堆叠的预制体环内或管内形成中心通道；

所述布气盘对应中心通道位置均匀设置有若干个通孔作为布气孔；反应气体经布气盘的布气孔分散进入中心通道使堆叠的预制体内外形成反应气体浓度差；

所述堆叠的预制体之间设置间隔件将堆叠的预制体分隔开；

所述间隔件径向至少设置一个气体泄漏通道，气体泄漏通道使堆叠的预制体的内外连通；

所述堆叠的预制体的中心通道的顶部设置有封盖将中心通道的顶部封闭。

有益效果：反应气体经底座混合后经布气盘均匀分散于预制体的中心通道内，使预制体内外形成反应浓度差，间隔件将堆叠的预制体之间间隔开，间隔件的气体泄漏通道使堆叠的预制体的内外连通，使中心通道的气体能够顺利流向预制体的外部，同时中心通道顶部被封闭避免反应气体从顶部流走，保证更多的预制体内有更多反应气体的通过，实现化学气相渗透的定向流动，使多孔的预制体获得更好的化学气相渗透效率，得到较高致密化的环状碳/碳、碳/陶复合材料制品，且能够避免渗透过程中副产物的产生。

进一步，所述堆叠的预制体的外部套装有导流筒，以使堆叠的预制体与导流筒之间形成狭缝，提高沉积效率。

进一步，所述底座的底面为圆锥形，所述圆锥形的中心设置通孔作为进气口；所述底座的顶部敞口，所述布气盘为盘状布设在底座上，所述底座的圆锥形底面与布气盘围成腔室，反应气体在腔室内混合，圆锥形适配于炉体进口，更节约空间。

进一步，所述底座包括圆锥形底面和圆盘状的顶面，所述圆锥形底面的中心设置进气口；圆锥形底面的顶端和圆盘状的顶面之间形成腔室，反应气体在腔室内混合；所述底座的顶面均匀设置有若干个出气口；每个出气口对应一个布气盘；所述布气盘的下端面封闭，所述布气盘的下端面中心位置设有一个布气盘进口，将所述布气盘进口位置对应底座的出气口位置放置布气盘，布气盘的上端面对应中心通道位置设置有若干个通孔作为布气孔。

进一步，所述每个布气盘对应外部套装一个导流筒。

进一步，所述布气盘的上端面设置布气孔的区域向布气盘底面方向凹陷，使布气孔与布气盘上放置的预制体之间留有反应气体过度的区域，反应气体经布气孔分散经过度区域后在预制体沉积区域的流体更加均匀，沉积效率更高。

进一步，所述间隔件的上面和/或下面径向均匀布设有若干个不连续的凹槽作为泄漏通道，所述凹槽沿径向自预制体内部向预制体外部凹槽尺寸逐渐缩小，可以更好的保证反应气体的供应速率，保证反应气体更充足的向预制体供给。

进一步，所述间隔件的上面和/或下面径向均匀布设有若干个不连续的凸起，将预制体堆叠时间隔件的上面和/或下面的凸起接触支撑预制体，凸起之间不连续而形成的间隙作为泄漏通道。

进一步，堆叠的预制体的顶部设置一个间隔件后再设置封盖将中心通道封闭，预制体的顶部设置一个间隔件有助于提高预制体的顶部的沉积效率，实现预制体的顶部更好的致密化。

进一步，所述预制体与封盖之间或间隔件与封盖之间设置石墨垫进行密封，实现对中心通道更好的封闭效果。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例2的去除导流筒的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例2的布气盘的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例1和实施例2的间隔件的结构示意图；

图6是本实用新型的实施例3的间隔件的结构示意图；

图7是本实用新型的实施例7的结构示意图；

图中：1、底座；1-1、底面；1-2、进气口；1-3、顶面；1-4、出气口； 2、布气盘；2-1、布气孔；2-2、过度区域；3、预制体；3-1、中心通道；4、间隔件；4-1、凹槽；4-2、凸起；4-3、凸起间隙；5、封盖；6、导流筒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1：

如图1所示，一种化学气相渗透批量制备制品用工装，包括底座1；所述底座1的底面1-1为圆锥形，所述圆锥形的中心设置进气口；所述底座1的顶部敞口，所述底座1顶部设置布气盘2，所述布气盘2为盘状、布设在底座1上，底座1为中空结构，所述底座1的圆锥形底面1-1与布气盘2围成腔室，反应气体在腔室内混合。所述布气盘2上放置堆叠的预制体3，所述预制体3为环状预制体，所述堆叠的预制体3环内形成中心通道3-1，所述布气盘2对应中心通道3-1位置均匀设置有若干个通孔作为布气孔2-1，反应气体经布气盘2的布气孔2-1均匀分散进入中心通道3-1使堆叠的预制体3内外形成反应气体浓度差。所述堆叠的预制体3之间设置间隔件4将堆叠的预制体3分隔开；如图5所示，所述间隔件4的上面和下面径向均匀布设有多个不连续的凹槽4-1作为气体泄漏通道，凹槽4-1沿径向自预制体3内部向预制体3外部凹槽4-1尺寸逐渐缩小，泄漏通道使堆叠的预制体3的内外连通，以使预制体3的沉积效率提高且能避免沉积副产物的产生；所述堆叠的预制体3的中心通道3-1的顶部设置有封盖5将中心通道3-1的顶部封闭，保证更多的预制体3内有更多反应气体的通过。所述封盖5为无孔缝致密化的盘状件，将封盖5直接压在堆叠的预制体3上方即可。

工作过程：将布气盘2放置在底座1上，布气盘2的中心区域均匀设置有多孔的布气孔，将预制体3堆叠放置在布气盘2上方，预制体3堆叠时需将预制体3对齐放置，堆叠的预制体3中心形成中心通道3-1，布气盘2的布气孔2-1区域对应堆叠的预制体3的中心通道3-1，每个相邻的预制体3之间设置一个间隔件4将预制体3分隔开，用封盖5压在堆叠的预制体3上方封盖预制体3的中心通道3-1顶部，将整个工装置于真空高温沉积炉内，向底座1的进气口1-2内通入反应气体，反应气体在底座1内混合经布气盘2的布气孔2-1分散进入中心通道3-1，预制体3的内外形成浓度差，间隔件4将预制体3的内外连通，反应气体形成定向流动，反应气体从内向外经预制体3流出对预制体3进行致密化沉积。

实施例2：

如图2-3所示，一种化学气相渗透批量制备制品用工装，包括底座；如图4所示，所述底座1包括圆锥形底面1-1和圆盘状的顶面1-3，所述圆锥形底面1-1的中心设置进气口1-2；圆锥形底面1-1的顶端和圆盘状的顶面1-3之间形成腔室，反应气体在腔室内混合；所述底座1的顶面1-3均匀设置有4个出气口1-4；每个出气口1-4对应放置一个布气盘2。

如图4所示，所述布气盘2为柱状，内部中空形成空腔，所述布气盘2的下端面封闭，所述布气盘2的下端面中心位置设有布气盘进口，将所述布气盘2的进口位置对应底座1的出气口1-4位置放置布气盘2。所述布气盘2上放置堆叠的预制体3；所述预制体3为管状预制体；所述堆叠的预制体3管内形成中心通道3-1；所述布气盘2的上端面对应中心通道3-1位置均匀设置有若干个通孔作为布气孔2-1；反应气体经布气盘2的布气孔2-1均匀分散进入中心通道3-1使堆叠的预制体3内外形成反应气体浓度差。所述布气盘2的上端面设置布气孔2-1的区域向布气盘2底面方向凹陷，使布气孔2-1与布气盘2上放置的预制体3之间留有反应气体过度的区域，反应气体经布气孔2-1分散经过度区域2-2后在预制体3沉积区域的流体更加均匀，沉积效率更高。

所述堆叠的预制体3两个一组，一组预制体3与上下相邻的一组预制体3之间设置间隔件4将堆叠的预制体3分隔开；如图5所示，所述间隔件4的上面和下面径向均匀布设有若干个不连续的凹槽4-1作为泄漏通道，凹槽4-1沿径向自预制体3内部向预制体3外部凹槽4-1尺寸逐渐缩小，泄漏通道使堆叠的预制体3的内外连通。所述堆叠的预制体4的中心通道3-1的顶部设置有封盖5将中心通道3-1封闭。每个布气盘2对应外部套装一个导流筒6，导流筒6套装在布气盘2和堆叠的预制体3的外部。堆叠的预制体3的顶部设置一个间隔件4后再设置封盖5将中心通道3-1封闭，预制体3的顶部设置一个间隔件4有助于提高预制体3的顶部的沉积效率，实现预制体3的顶部更好的致密化。所述间隔件4与封盖5之间设置石墨垫（图中未示出）进行密封，实现对中心通道更好的封闭效果。

实施例3：

本实施例与实施例2的不同之处在于：如图6所示，所述间隔件4的上面和下面径向均匀布设有5个不连续的凸起4-2，将预制体3堆叠时间隔件4的上面和下面的凸起4-2接触支撑预制体3，凸起4-2之间不连续而形成的凸起间隙4-3作为泄漏通道，泄漏通道使堆叠的预制体3的内外连通。

实施例4：

本实施例与实施例2的不同之处在于：所述堆叠的预制体3的顶部未设置间隔件4，堆叠的预制体3直接设置封盖5封闭中心通道3-1。

实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于：每三个堆叠的环状预制体3之间设置一个间隔件4，即可以减少间隔件4的使用，间隔件4的使用数量根据沉积要求和预制体3的形状和尺寸来确定。

实施例6：

本实施例与实施例1的不同之处在于：堆叠的预制体3外部套装有导流筒6，导流筒6底部放置于布气盘2上，导流筒6与堆叠的预制体3之间形成狭缝，提高预制体3的沉积效率。

实施例7：

本实施例与实施例1的不同之处在于：如图7所示，所述布气盘2上设置有两个区域，两个区域不连接，两个区域分别均匀设置若干个通孔作为布气孔2-1，一个区域对应堆叠的预制体3的中心通道3-1，两个区域分别对应两组堆叠的预制体3的中心通道3-1，即使用本实施例可同时沉积两组堆叠的预制体3，以提高产品生产效率。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：包括底座；所述底座的底部中心位置设有通孔作为进气口，反应气体通过进气口进入底座内在底座内混合；所述底座的顶面设置布气盘；所述布气盘上放置堆叠的预制体；所述预制体为环状预制体或管状预制体；所述堆叠的预制体环内或管内形成中心通道；所述布气盘对应中心通道位置均匀设置有若干个通孔作为布气孔；反应气体经布气盘的布气孔进入中心通道；所述堆叠的预制体之间设置间隔件将堆叠的预制体分隔开；所述间隔件径向至少设置一个气体泄漏通道，气体泄漏通道使堆叠的预制体的内外连通；所述堆叠的预制体的中心通道的顶部设置有封盖将中心通道的顶部封闭。

2.根据权利要求1所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：所述堆叠的预制体的外部套装有导流筒。

3.根据权利要求1所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：所述底座的底面为圆锥形，所述圆锥形的中心设置进气口；所述底座的顶部敞口，所述布气盘为盘状布设在底座上，所述底座的圆锥形底面与布气盘围成腔室，反应气体在腔室内混合。

4.根据权利要求1所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：所述底座包括圆锥形底面和圆盘状的顶面，所述圆锥形底面的中心设置进气口；圆锥形底面的顶端和圆盘状的顶面之间形成腔室，反应气体在腔室内混合；所述底座的顶面均匀设置有若干个出气口；每个出气口对应一个布气盘；所述布气盘的下端面封闭，所述布气盘的下端面中心位置设有一个布气盘进口，将所述布气盘进口位置对应底座的出气口位置放置布气盘，布气盘的上端面对应中心通道位置设置有若干个通孔作为布气孔。

5.根据权利要求4所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：所述每个布气盘对应外部套装一个导流筒。

6.根据权利要求4所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于： 所述布气盘的上端面设置布气孔的区域向布气盘底面方向凹陷，使布气孔与布气盘上放置的预制体之间留有反应气体过渡的区域。

7.根据权利要求1所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：所述间隔件的上面和/或下面径向均匀布设有若干个不连续的凹槽作为泄漏通道，所述凹槽沿间隔件的径向自预制体内部向预制体外部凹槽尺寸逐渐缩小。

8.根据权利要求1所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：所述间隔件的上面和/或下面径向均匀布设有若干个不连续的凸起，凸起之间不连续而形成的间隙作为泄漏通道。

9.根据权利要求1所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：堆叠的预制体的顶部设置一个间隔件后再设置封盖将中心通道封闭。

10.根据权利要求1或9所述的化学气相渗透批量制备制品用工装，其特征在于：所述预制体与封盖之间或间隔件与封盖之间设置石墨垫进行密封。

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