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复合材料保温筒

阅读:231发布:2020-05-11

专利汇可以提供复合材料保温筒专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种耐 硅 蒸汽 侵蚀的 复合材料 保温筒,它包括筒体,其特征是所述筒体由 碳 /碳/碳化硅复合材料加工制成,本实用新型由碳/碳/碳化硅复合材料制备的保温筒充分利用 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,大幅度提高了保温筒的使用寿命,同时,其更高的强度也有利于提高热场的安全性。,下面是复合材料保温筒专利的具体信息内容。

1.一种复合材料保温筒,它包括筒体,其特征是所述筒体由/碳/碳化复合材料加工制成。
2.根据权利要求1所述的复合材料保温筒,其特征是所述筒体为三明治结构,即由内层(1)、中间层(2)和外层(3)组成,厚度为1.05㎜~450㎜,所述内层(1)、中间层(2)和外层(3)均由碳/碳/碳化硅复合材料制备,内层(1)、外层(3)的厚度均为0.45㎜~105
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㎜,表观密度为0.8g/cm ~1.7g/cm,中间层(2)的厚度为0.15㎜~240㎜,表观密度为
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0.15g/cm ~1.1g/cm。
3.根据权利要求2所述的复合材料保温筒,其特征内层(1)的表面设有碳化硅涂层(4)。

说明书全文

复合材料保温筒

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种高温炉部件,具体地说是一种单晶拉制炉用复合材料保温筒。

背景技术

[0002] /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,是石墨制品和耐热的理想替代品。
[0003] 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、固件等。
[0004] 应用结果表明,虽然,碳/碳复合材料制备的保温筒机械强度高、耐热冲击性能和化学稳定性好,其使用寿命高于高纯石墨保温筒,然而,高温硅蒸汽(SiO2和Si)对碳/碳复合材料保温筒的使用寿命影响很大。
[0005] 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。
[0006] 专利申请号为201210230688.3,申请日为2012年7月5日,公开号为CN102718535A,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,
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再经机加工、纯化后制备而成,其密度为1.3g/㎝ ~2.5g/㎝ ,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
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300MPa,是碳/碳复合材料的2~5倍,断裂韧性≥15MPa•m ,抗硅蒸汽腐蚀比碳/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

[0007] 本实用新型的目的是提供一种耐硅蒸汽侵蚀的复合材料保温筒。
[0008] 本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的,一种复合材料保温筒,它包括筒体,所述筒体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。
[0009] 本实用新型所述筒体为三明治结构,即由内层、中间层和外层组成,厚度为1.05㎜~450㎜,所述内层、中间层和外层均由碳/碳/碳化硅复合材料制备,内层、外层的厚度3 3
均为0.45㎜~105㎜,表观密度为0.8g/cm ~1.7g/cm,中间层的厚度为0.15㎜~240
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㎜,表观密度为0.15g/cm ~1.1g/cm。
[0010] 为进一步增加保温筒的抗硅蒸汽腐蚀能力,本实用新型内层的表面设有碳化硅涂层。
[0011] 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保温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,大幅度提高了保温筒的使用寿命,同时,其更高的强度也有利于提高热场的安全性。附图说明
[0012] 图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

[0013] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0014] 由图1可知,一种复合材料保温筒,它包括筒体,所述筒体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。
[0015] 本实用新型所述的筒体为三明治结构,即由内层1、中间层2和外层3组成,厚度为1.05㎜~450㎜(本实施例为12.0㎜),所述内层1、中间层2和外层3均由碳/碳/碳化硅复合材料制备,内层1、外层3的厚度均为0.45㎜~105㎜(本实施例为2.7㎜、1.8㎜),
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表观密度为0.8g/cm ~1.7g/cm(本实施例为1.29 g/cm),中间层2的厚度为0.15㎜~
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240㎜(本实施例为7.5㎜),表观密度为0.15g/cm ~1.1g/cm(本实施例为0.54g/cm)。
[0016] 本实用新型制备时,先将碳纤维毡缠绕在保温筒模具上针刺复合为内层1,接着在内层1上用碳纤维网胎缠绕针刺复合为中间层2,然后在中间层2上再次用碳纤维毡缠绕针刺复合为外层3成保温筒预制体;最后将保温筒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保温筒坯体,然后经机加工、纯化后制得碳/碳/碳化硅复合材料保温筒。
[0017] 再将预制体坯体,
[0018] 本实用新型制备的碳/碳/碳化硅复合材料保温筒,其综合性能优于石墨保温筒及碳/碳复合材料保温筒,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,大幅度提高了保温筒的使用寿命,且提高了保温筒表面的抗冲刷能力、耐腐蚀能力,防止保温筒表面掉渣掉。同时,其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
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