通过气相化学渗透对薄形多孔基片进行密实的方法以及这种基片的装载设备技术

本发明专利技术涉及一种通过气相化学渗透对薄形多孔基片（１）进行密实的方法。本发明专利技术包括装载工具（１９）的使用，该工具包括管状管道（１１），该管道布置于第一和第二平板（１２、１３）之间，在管道附近用于密实的薄形基片以径向方式布置。以该方式被装载后，该工具就被布置于渗透炉的反应室（２０）的内部，该渗透炉具有连接至管状管道（１１）的反应气体进口（２１），以使得反应气体能够进入管道，该管道沿基片（１）的主要表面的长度沿流动的本质上径向的方向散布气体。反应气体也可以以相反的方向流动，即可以从其外壳（１６）导入工具（１０）并且可以通过管道（１１）排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在用热结构复合材料制备零件的时候特别使用的化学 气相渗透技术。更加具体地，本专利技术涉及通过沉积基体来密实薄形多 孔基片，即对具有与其主要尺寸比较相对较小厚度的基片进行密实(densifying)。技术背景为了用复合材料制造零件，特别是用由被耐火基体(例如碳或陶 瓷)所密实的耐火纤维预制品(例如由碳或陶瓷纤维制成)制成的热 结构复合材料制造零件，使用化学气相渗透方法是普通的惯用方法。 这种零件的例子有由碳-碳(C-C)复合材料制成的助推器喷嘴，或者特别用于飞机制动器的制动盘，该制动盘同样由c-c复合材料制成。通过化学气相渗透密实的多孔基片包括通过使用支撑工具将基 片放置在渗透设施的反应室内，接纳反应气体进入反应室，该气体包 含待沉积的材料的一种或多种前体(precursor)，为了使基片进行密实 而需要将该材料在基片中沉积。对渗透条件，特别是反应气体的成分 和流速，以及反应室里的温度和压力进行选择，使得气体能够在基片 的可进入的内部细孔里扩散，从而通过对气体的成分进行分解或通过 其多种成分之间的反应在此处将需要的材料沉积下来，。反应气体通 常通过使其流过预热区域进行预热，该区域位于反应室之内，反应气 体入口对该区域开放。该方法和自由流动化学气相渗透方法是一致的。在用于化学气相渗透的工业设施中，将待密实的多种基片或预制 品同时装载入反应室，以增加密实方法的产量，并从而增加装载反应 室的填充密度，这是普通的惯用方法。然而，使用自由流动化学气相 渗透来在共同的反应室内密实多种基片导致某些困难，特别是这些困 难涉及所得到的密实度的均匀性。在密实薄形基片的时候，例如基片以纵向布置于反应室内的薄(fine)矩形平板为形式，反应气体以自由 流动的方式从反应室的顶部边缘扩散，已发现密实梯度存在于基片之 内以及在基片之间的单独的腔室之内(分散现象(dispersion))，不 管如何注意控制渗透条件这种情况都会发生。由于，特别是，缺乏对 反应室内反应气体流动的控制(出现专用的流动通道)，从而产生这 些沉积梯度，因此导致反应物的过早消耗，从而在基片最靠近气体进 入点的部分和基片最远离气体进入点的部分之间的密实度出现分散现 象(dispersion)。除了观察到的在沉积中缺乏均匀性以外，现有薄形基片的密实还 需要使用支撑工具，以限制零件变形的程度，该变形是沉积梯度和/或 材料内部应力的结果。这种工具的使用减小了反应室能够被装载的密 度。通过化学气相渗透来密实多孔环状基片的程序和装置在文件US 2004/237898和US 5 904 957中具体地描述。然而，那些方法本质上用 来密实置于一堆基片内的具有圆环外形的基片，而且不适合于密实具 有薄形形状的基片。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种能够密实薄形多孔基片的方法，即 具有相对于其主要表面的尺寸较小的厚度的基片，例如平面的或弯曲 的薄零件，并且使得基片能够以高密度装载，同时减小基片内的密实 梯度。这个目的通过一种用于使用沉积在其中的材料来密实薄形多孔基 片的化学气相渗透方法而实现，该方法包括在渗透炉的反应室内装 载用于密实的基片；在靠近反应室的第一纵向端部处接纳包含至少一 个待沉积的材料前体的反应气体；通过位于靠近反应室的与其第一端 部相对的纵向端部处的出口排出剩余气体，在这个方法中，根据本专利技术，基片围绕纵向管道径向布置，然后 反应气体沿基片的主要表面以实质上为径向的流动方向散布。因此，反应气体沿基片的流动方向得到控制，从而基片密实度的 均匀性也得到控制。反应气体的散布发生在尽可能靠近基片表面的地方，因此使得减小反应气体里的局部损耗成为可能，而这种局部损耗 在基片相互靠近并且不定向流动的时候可以观察到。在基片里扩散的反应物质(reactive species)的量变得更大。从而，本专利技术的方法使得密实薄形多孔基片成为可能，同时提高 获得的零件的品质，并增大能够用于装载的反应室的空间。此外，反应气体在沿基片散布前可以被预热。通过这种方式，通 常在反应室里使用的采用自由流动方法的预热区域不再是必需的，因 此使得进一步增大能够用于装载的反应室的空间成为可能。反应气体能够从管道散布，即靠近基片的内边缘，并且反应气体 能够从靠近基片的外边缘排出。相反地，导入反应室的反应气体能够 从基片的外边缘散布，并且能够从纵向管道的内部排出。对于任何一 种方式，气体以实质上径向的流动方向沿基片的主要表面流动。在反应气体从管道散布开来的时候，基片的径向结构提供了与气 体沿基片的表面流动时气体的损耗相匹配的基片的局部分布。在离开 管道的时候，气体具有其最丰富的成分，然后其处于用最大填充密度 装载基片的区域。此后，随着气体沿相对于彼此逐渐散布开来的基片 的表面流动，气体变得被损耗了，从而减小了局部填充(packing)密 度。这种相互补偿在反应气体在反应物质里呈现已经很低的初始成分 (starting composition )的时f疾是有用的。楔形插件可以被置于邻近的基片对之间，以促进反应气体尽可能 地靠近基片的表面流动。根据反应室的内部尺寸，在反应室的内部空间内重叠放置和/或并 列放置多个系列的基片是可能的。在每一堆基片中，纵向管道相互连 通以形成用于散布或排出反应气体的单通道。对于小尺寸基片，能够并列放置一个或多个附加的基片行，附加 行的每一基片处于与邻近行的基片相同的径向平面，以至于避免干扰 反应气体的径向流动。本专利技术还寻求提供装载工具，该工具使得上面限定的方法能够得 以实现。这个目的通过包括置于第一和第二平板之间的管状管道的装载设 备来实现，该管状管道至少在其中一个平板的表面上向外开口，以使得反应气体能够从所述管道被导入或者排出，每一平板包括围绕所述 管道在径向保持基片的装置，该管状管道具有多个小孔，用于以实质 上径向的流动方向沿基片的主要表面散布或排出反应气体。一旦被置于反应室内，设备就起到小型反应器作用，在该反应器 中以前面所述的方式控制气体的流动。利用这个设备，可以远离密实 设施事先准备基片的装载，并且装置的基片可以易于传送，不会对反 应室造成危险。因此，对反应室进行装载/卸载所需要的时间减少了。管状管道的小孔优选地布置成尽可能地靠近基片的表面散布或排 出反应气体。根据本专利技术的一个方面，该设备进一步包括包围基片的外部圆筒 形外壳，该外壳与管状管道同心放置，该外壳包括用于排出或散布反 应气体的多个小孔。优选地，圆筒形外壳的小孔被置于尽可能靠近基 片的外边缘，以促进反应气体尽可能靠近基片的表面流动。第一和第二平板中的每一个都包括围绕管状管道将基片径向保持 在原位的装置。特别地，这些装置可以由滑道或者由设置有凹口的圆 环构成，其中基片与凹口接合。本专利技术还寻求提供使得薄形多孔基片能够通过化学气相渗透被均 匀地密实的设施，并且以高装载容量实现这一点。这个目的通过包括反应室、基座、反应气体的进气入口以及排气 出口的设施来实现，其中反应室里有用于装载用于密实基片的区域， 基座用于限定反应室以及与加热装置相联，进气入口位于反应室的第 一纵向端部，排气出口位于靠近反应室的与其第一端部相对的纵向端 部处，设施的特征在于该反应室包括置于至少一个前面描述的装载设备 内的多种薄形多孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于密实薄形多孔基片（１）的化学气相渗透方法，该方法使用沉积在该薄形多孔基片中的材料，该方法包括：在渗透炉的反应室（２０）内部装载用于密实的基片（１）；在靠近反应室的第一纵向端部（２１）处导入包含待沉积的材料的至少一个前体的反应气体；以及通过位于靠近反应室的与其第一端部相对的纵向端部处的出口（２２）排出剩余气体，所述方法的特征在于，该基片（１）围绕纵向管道（１１）径向布置，然后所述反应气体沿基片（１）的主要表面以实质上为径向的流动方向散布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F拉穆鲁，S贝特朗，S古雅尔，A卡约，F巴吉莱，S马泽罗，
申请(专利权)人：斯奈克玛动力部件公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]