CN219084678U - 金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于复合材料检测技术领域，具体公开了一种金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备。该测定设备包括柜体，柜体内部设有真空泵、负压容器以及气路管道，真空泵通过气路管道与负压容器连通，负压容器设有排气阀、进水口以及可开闭的密封盖门，负压容器的内部腔体用于放置被测金刚石/碳化硅复合材料试样。本实用新型基于真空法原理开发了上述测定设备，在检测时，不需要加热和冷却处理，与煮沸法相比，效率更高，同时，还不会产生高温破坏试样中的有机物，测试结果更准确。

Description

金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备

技术领域

本实用新型属于复合材料的检测技术领域，特别是涉及金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备。

背景技术

金刚石/碳化硅复合材料具有高热导率、低热膨胀系数、高强度等优点，被认为是具有发展潜力的新一代高性能电子封装材料之一，其生产工艺有混合造粒、热压成型、坯体脱脂、渗硅合成、后加工等工序，其中脱脂后的胚体气孔大小和体积占比即显气孔率是影响渗硅过程的重要因素。渗硅合成后的成品体积密度是反应金刚石/碳化硅复合材料致密化程度以及金刚石、β-碳化硅和残余硅三种物质含量之比的重要参数。因此显气孔率和体积密度的测定对金刚石/碳化硅复合材料的生产过程具有重要意义。

金刚石/碳化硅复合材料作为一种新型材料，目前暂无相关的显气孔率和体积密度检测方法标准。对于脱脂坯体和成品，我们可以参考阿基米德排水法，测量以下三种状态时的质量，计算出显气孔率和体积密度，分别是干燥后的质量m₁、饱和试样悬浮在液体中质量m₂、饱和试样在空气中的质量m₃，计算方法如下式：

式中，ρ_ing为试验液体的密度

获取饱和浸液试样需要提前将试样显气孔中的空气排出，并能够使浸液全部填充，通常可以用煮沸法或真空法。煮沸法需要将干燥试样放入装有蒸馏水的容器中，加热煮沸一定时间，之后冷却至室温后进行检测。煮沸法检测时间较长，效率较低。同时，高温加热容易造成脱脂坯体内部部分有机物结构破坏，影响测量精度。与煮沸法相比，真空法效率更高。然而，目前暂无用于金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定的专用检测设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，以解决现有技术中检测效率低、精度低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备的技术方案是：

金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，包括柜体，所述柜体内部设有真空泵、负压容器以及气路管道，所述真空泵通过所述气路管道与所述负压容器连通，所述负压容器设有排气阀、进水口以及可开闭的密封盖门，所述负压容器的内部腔体用于放置被测金刚石/碳化硅复合材料试样。

有益效果是：本实用新型基于真空法设计了专用于测定金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度的测定设备。在检测时，金刚石/碳化硅复合材料试样放置于负压容器内部，使用真空泵对负压容器内部抽真空，将试样内部气孔中的残余气体抽出，随后通过进水口向负压容器内部充水，获得饱和浸液试样，最后打开排气阀，对负压容器卸压，取出试样，进行称重。本实用新型与煮沸法相比，无加热冷却过程，效率更高。同时，测试过程无高温，不会造成试样的破坏，精度更高。

作为进一步地改进，所述柜体上部设有用于放置负压容器的安装槽，所述负压容器可拆安装在所述安装槽中。

有益效果是：便于对负压容器进行拆装和更换。

作为进一步地改进，所述负压容器上端可拆连接有密封端盖，所述密封端盖形成所述密封盖门。

有益效果是：将盖门设于负压容器上端，可以最大限度利用容器体积，适合同时进行多组试样或体积较大的试样检测，进一步提高了效率。

作为进一步地改进，所述安装槽深度不大于所述负压容器高度。

有益效果是：便于拆装密封端盖。

所述柜体下部设有用于放置真空泵的安装平台，所述真空泵安装在所述安装平台上。

有益效果是：有效利用柜体竖向空间，使得测定设备结构紧凑，减小了占用空间。

作为进一步地改进，该测定设备还包括压力表，所述压力表与所述负压容器连通。

有益效果是：可以通过压力表检测负压容器内部压力，以此判断真空度，提高了使用的便利性和测试结果的精度。

作为进一步地改进，所述气路管道设有三通接头，所述三通接头分别与真空泵、负压容器、压力表连通。

作为进一步地改进，所述柜体包括可旋转开闭的柜门，所述压力表连接在所述柜门上。

作为进一步地改进，所述密封端盖设有所述排气阀。

作为进一步地改进，所述密封端盖设有所述进水口。

有益效果是：避免了对负压容器腔壁进行加工，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型中金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备实施例1的结构主视图；

图2为本实用新型中金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备实施例1的结构侧视图。

附图标记说明：

1、柜体；2、柜门；3、气路管道；4、气路开关；5、压力表；6、电路开关；7、密封端盖；8、负压容器；9、三通接头；10、真空泵；11、抽气口；12、排气阀；13、进水口；14、软管；15、软管夹。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“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，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型所提供的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备的具体实施例1：

本实施例所提供的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备如图1和图2所示，包括柜体1，柜体1设有可旋转开闭的柜门2，柜体1内部设有真空泵10、负压容器8、气路管道3、压力表5，具体地，负压容器8可拆设于柜体1上部的安装槽中，负压容器8上方设有可拆的密封端盖7，且内部形成密封腔体。安装槽的深度不大于负压容器8的高度，可方便快捷地将密封端盖7拆下。真空泵10设于柜体1下部的安装平台上。气路管道3设有三通接头9，通过三通接头9实现真空泵10、负压通气8、压力表5的连通。真空泵10通过抽气口11可对负压容器8内部进行抽真空处理，压力表5可显示负压容器8内部压力，以此判断负压通气8内部的真空度。

密封端盖7设有排气阀12和进水口13，通过排气阀12可对负压容器8进行卸压处理，便于密封端盖7打开。进水口13连通有进水管，进水管设有可控制进水水路的开关，具体地，进水管为软管14，软管14外周面设有软管夹15，软管夹15可控制软管14压缩变形，实现水路的开闭。

真空泵10连接有外部电源以及控制电源的电路开关6，气路管道3连接有控制气路开闭的气路开关4，真空泵10及其连接电路、气路开关4均为现有技术，此处不再赘述。

压力表5、气路开关4、电源开关6均设于柜门2上。

本实施例的工作原理：

首先将干燥后质量m₁的试样放入托盘中，连同托盘一起放入负压容器8内部，使用密封端盖7将负压容器8密封，关闭排气阀12，使用软管夹15将软管14夹住。随后打开电源开关6，真空泵10开始对负压容器8抽真空，观察压力表5，当指针到-0.1MPa时，计时保压10min。计时时间到后，关闭气路开关4，松开软管夹15，通过进水口13向负压容器8内补充蒸馏水，直至可以覆盖试样，使用软管夹15夹紧软管，停止充水。随后打开气路开关4，真空泵10继续对负压容器8抽真空，计时30min后，关闭电路开关6，真空泵10停止工作，打开排气阀12，拆下密封端盖7，取出托盘和试样，此时获得的试样为饱和浸液试样。应用单盘天平，将托盘中的试样取出测得饱和试样悬浮在浸液中的质量m₂，测试完毕后将试样继续放至托盘中。之后再将试样从托盘中取出，用浸液浸透的毛巾擦拭试样表面多余的水分，对试样单独称重，测得饱和试样在空气中的质量m₃，以此计算试样的显气孔率和体积密度。

本实施例在检测时，不需要加热和冷却处理，与煮沸法相比，效率更高，同时，还不会产生高温破坏试样中的有机物，测试结果更准确。

本实用新型所提供的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备的具体实施例2，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，测定设备包括压力表5。在本实施例中，不包括压力表，真空泵直接通过气路管道与负压容器连通，根据真空泵功率和负压容器体积，可计算得到真空泵抽真空时间，以时间判定负压容器内真空度。

本实用新型所提供的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备的具体实施例3，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，负压容器8上端密封端盖7可拆，其目的是最大化利用负压容器8的内部空间，便于对体积较大的试样检测。在本实施例中，负压容器侧壁设有可旋转开闭的密封盖门。

本实用新型所提供的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备的具体实施例4，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，密封端盖7上设有进水口13和排气阀12，其目的是避免对负压容器8进行过多加工，降低成本。在本实施例中，负压容器侧壁设有进水口和排气阀。

本实用新型所提供的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备的具体实施例5，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，压力表5、真空泵10、负压容器8通过三通接头9实现连通。在本实施例中，不包括三通接头，压力表设于密封端盖。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，包括柜体，所述柜体内部设有真空泵、负压容器以及气路管道，所述真空泵通过所述气路管道与所述负压容器连通，所述负压容器设有排气阀、进水口以及可开闭的密封盖门，所述负压容器的内部腔体用于放置被测金刚石/碳化硅复合材料试样。

2.根据权利要求1所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述柜体上部设有用于放置负压容器的安装槽，所述负压容器可拆安装在所述安装槽中。

3.根据权利要求2所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述负压容器上端可拆连接有密封端盖，所述密封端盖形成所述密封盖门。

4.根据权利要求3所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述安装槽深度不大于所述负压容器高度。

5.根据权利要求2所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述柜体下部设有用于放置真空泵的安装平台，所述真空泵安装在所述安装平台上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，该测定设备还包括压力表，所述压力表与所述负压容器连通。

7.根据权利要求6所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述气路管道设有三通接头，所述三通接头分别与真空泵、负压容器、压力表连通。

8.根据权利要求7所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述柜体包括可旋转开闭的柜门，所述压力表连接在所述柜门上。

9.根据权利要求3所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述密封端盖设有所述排气阀。

10.根据权利要求3所述的金刚石/碳化硅复合材料显气孔率和体积密度测定设备，其特征在于，所述密封端盖设有所述进水口。

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