專利名稱：復合材料坩堝的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高溫爐用工裝，具體地說是一種復合材料坩堝。
背景技術：
碳/碳復合材料是目前廣泛應用的先進復合材料之一，它是由碳纖維或各種碳織物增強碳基體所形成的復合材料，具有密度低，比強度高，耐磨損，耐高溫、熱膨脹系數小等優良性能。該材料通常先用碳纖維制成的網胎與網胎、或碳布與碳布、或網胎與碳布通過交替疊層針刺復合成碳纖維預制體，然后將預制體放入化學氣相反應爐中，利用高溫下碳源氣體裂解產生的熱解碳對預制體進行化學氣相增密，使碳纖維預制體密度逐步增加而成為碳/碳復合材料。該材料現已成為航空航天、冶金、新能源等領域的重要基礎材料之一，是石墨制品和耐熱鋼的理想替代品。目前，碳/碳復合材料已廣泛應用于如單晶爐、多晶爐等高溫領域，用來制作熱場零件，如坩堝、導流筒、保溫筒、發熱體、緊固件等。應用結果表明，雖然，碳/碳復合材料制備的坩堝機械強度高、耐熱沖擊性能和化學穩定性好，其使用壽命高于高純石墨坩堝，然而，高溫硅蒸汽(SiO2和Si)對碳/碳復合材料坩堝的使用壽命影響很大。為了解決高溫娃蒸汽對碳/碳復合材料使用性能的影響，就目前的技術而言，最常用的方法就是做表面涂層，主要是硅基陶瓷涂層(如SiC或MoSi2等)。但是，由于碳/碳復合材料基體和SiC涂層之間熱膨脹系數不匹配，制備的涂層與碳/碳復合材料基體的結合性較差，在急冷急熱過程中容易脫落，不能長時間的保護碳/碳復合材料不被侵蝕。專利申請號為201210230688.3，申請日為2012年7月5日，公開號為CN102718535A，發明名稱為 碳/碳/碳化硅復合材料及制備方法的專利申請公開了一種制備工藝簡單、耐娃蒸汽侵蝕的碳/碳/碳化娃復合材料及制備方法。它通過對碳纖維預制體采用化學氣相滲透法對其進行熱解碳和碳化硅交替增密或者熱解碳和碳化硅混合增密后，再經機加工、純化后制備而成，其密度為1.3g/ cm 3 2.5g/ cm 3，可以有效抑制硅蒸汽對碳/碳/碳化娃復合材料芯部碳纖維的侵蝕，制備的碳/碳/碳化娃復合材料彎曲強度大于300MPa，是碳/碳復合材料的2 5倍，斷裂韌性彡15MPa*m1/2,抗硅蒸汽腐蝕能力比碳/碳復合材料相比提高了 5 10倍，大幅度提高了碳/碳/碳化硅復合材料的使用壽命，同時，其更聞的強度也有利于提聞熱場的安全性。
發明內容本實用新型的目的是提供一種耐硅蒸汽侵蝕的復合材料坩堝。本實用新型是采用如下技術方案實現其發明目的的，一種復合材料坩堝，它包括堝體，所述堝體由碳/碳/碳化硅復合材料加工制成。為進一步增加堝體表面的抗硅蒸汽腐蝕能力，本實用新型所述堝體表面設有碳化硅涂層。[0010]為便于卸料，本實用新型所述堝體由2-4瓣組成；它由左瓣、右瓣組成，在左瓣、右瓣上設有裝吊孔。為便于卸料，本實用新型所述堝體由碗狀托盤和圓筒上下兩部份組成，在圓筒上設有裝吊孔。為便于清理石英坩堝殘體，本實用新型的堝體上鉆有可封堵的通孔。由于采用上述技術方案，本實用新型較好的實現了發明目的，由碳/碳/碳化硅復合材料制備的坩堝充分利用熱解碳與碳纖維之間的結合性能好以及碳化硅強度高、抗腐蝕能力強的特點，使碳化硅充分的滲透進入碳纖維基體，保證碳化硅與碳纖維基體的高結合強度，強度高于碳/碳復合材料，且可以有效抑制娃蒸汽對碳/碳/碳化娃復合材料芯部碳纖維的侵蝕，大幅度提高了坩堝的使用壽命，同時，其更高的強度也有利于提高熱場的安全性。

圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例2的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例3的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。實施例1:由圖1可知，一種復合材料坩堝，它包括堝體，所述堝體由碳/碳/碳化硅復合材料加工制成。為進一步增加堝體表面的抗硅蒸汽腐蝕能力，本實用新型所述堝體表面設有碳化硅涂層。本實用新型制備時，先采用近凈成形的加工方式，制備碳纖維預制體；再將預制體經化學氣相滲透法對其進行熱解碳和碳化硅交替增密或者熱解碳和碳化硅混合增密為所需要求的坯體，然后經機加工、純化后制得碳/碳/碳化硅復合材料坩堝；最后，對坩堝進行表面碳化硅涂層處理后，再進行純化處理，制得坩堝。為便于卸料，本實用新型所述堝體由2-4瓣組成(本實施例為2瓣);對由碳/碳/碳化硅復合材料加工制成的坩堝整體沿其軸線切割成左瓣1、右瓣3，在左瓣1、右瓣3上加工有裝吊孔2。本實用新型制備的碳/碳/碳化硅復合材料坩堝，其綜合性能優于石墨坩堝及碳/碳復合材料坩堝，且抗硅蒸汽腐蝕能力比碳/碳復合材料相比提高了 5 10倍，大幅度提高了坩堝的使用壽命，同時，其更高的強度也有利于提高熱場的安全性。實施例2:由圖2所示，為便于卸料，對由碳/碳/碳化硅復合材料加工制成的坩堝整體在圓柱體部分沿距內圓弧與內圓柱交界線15mm處，將整體坩堝切割成圓筒4和碗狀托盤5上下兩部分，再分別在其切割處將圓筒4車成外錐形，將碗狀托盤5車成內錐形，兩錐形錐頂角一致，均為120°C，以確保配合牢靠，為操作方便，在圓筒4上設有裝吊孔2。余同實施例1。[0026]實施例3:由圖3所示，當碳/碳/碳化硅復合材料加工制成的坩堝為一個整體時，為便于完成拉晶后清理石英坩堝殘體，可在坩堝的圓筒4和圓弧過度部分鉆有可封堵的通孔6。這些通孔6可制成沉頭螺釘孔型式或錐孔型式或螺紋孔型式，通孔6可用圓錐銷或開槽螺柱封堵。余同實施例1。
權利要求1.一種復合材料坩堝，它包括堝體，其特征是所述堝體由碳/碳/碳化硅復合材料加工制成。
2.根據權利要求1所述的復合材料坩堝，其特征是所述堝體表面設有碳化硅涂層。
3.根據權利要求1或2所述的復合材料坩堝，其特征是所述堝體由2-4瓣組成。
4.根據權利要求3所述的復合材料坩堝，其特征是它由左瓣(I)、右瓣(3)組成，在左瓣(I)、右瓣(3)上設有裝吊孔(2)。
5.根據權利要求1或2所述的復合材料坩堝，其特征是所述堝體由碗狀托盤(5)和圓筒(4)上下兩部份組成，在圓筒(4)上設有裝吊孔(2)。
6.根據權利要求1或2所述的復合材料坩堝，其特征是所述堝體上鉆有可封堵的通孔(6)。
專利摘要本實用新型公開了一種耐硅蒸汽侵蝕的復合材料坩堝，它包括堝體，其特征是所述堝體由碳/碳/碳化硅復合材料加工制成，本實用新型由碳/碳/碳化硅復合材料制備的坩堝充分利用熱解碳與碳纖維之間的結合性能好以及碳化硅強度高、抗腐蝕能力強的特點，使碳化硅充分的滲透進入碳纖維基體，保證碳化硅與碳纖維基體的高結合強度，強度高于碳/碳復合材料，且可以有效抑制硅蒸汽對碳/碳/碳化硅復合材料芯部碳纖維的侵蝕，大幅度提高了坩堝的使用壽命，同時，其更高的強度也有利于提高熱場的安全性。
文檔編號C04B35/83GK203007154SQ201220709520
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者廖寄喬, 李軍, 龔玉良, 邰衛平, 王躍軍, 譚周建, 李丙菊 申請人:湖南金博復合材料科技有限公司