本发明专利技术公开了一种退火用发热筒装置及其制备方法。上述的退火用发热筒装置包括一端开口且另一端封闭的筒状结构，所述筒状结构包括芯层、第一缠绕层以及第二缠绕层，所述芯层为碳纤维单向布，所述第一缠绕层与所述第二缠绕层交替包括于所述芯层，所述第一缠绕层的制备材料为碳纤维网胎，所述第二缠绕层的制备材料为长碳纤维。上述的退火用发热筒装置能够减小感应加热带来的温度梯度差异等问题，使退火炉获得稳定、均匀的热场，减小碳化硅晶体的热应力，增大产量，进而降低成本。进而降低成本。进而降低成本。
【技术实现步骤摘要】
退火用发热筒装置及其制备方法
[0001]本专利技术涉及材料
，特别是涉及一种退火用发热筒装置及其制备方法。
技术介绍
[0002]目前碳化硅退火工艺一般采用感应加热的方式，即在发热筒的感应线圈中通入中高频交流电，通过发热筒感应发热对坩埚内需要退火的晶体进行加热，坩埚内热场需要达到稳定、均匀的状态。受限于传统的发热筒结构，一般坩埚内难以保证均匀、稳定的热场范围，且传统的发热筒结构一次操作只能对1
‑
3块晶体进行退火，退火效率低。另外传统的发热筒采用的是石墨发热筒，它的优点是具有优良的导电、导热性能，但其缺点也比较明显，石墨发热筒导热性能随温度升高而降低，当炉子处于高温运行，石墨发热筒壁厚体积又大时，发石墨发热筒表面与其中心温差大，导致产生较大的热应力，出现石墨发热筒开裂，并且石墨发热筒在高温下长时间运行，会增大挥发速度，进而减少石墨发热筒使用寿命，导致其机械强度降低。
技术实现思路
[0003]基于此，针对传统的石墨退火用发热筒存在的如下问题：1、加热过程中造成的温场不均匀导致中间位置会比两端位置的温度高，易于产生较大的热应力而出现开裂；2、挥发速度大，机械强度降以及使用寿命低；3、石墨退火用发热筒产生的热场可利用范围占比小、单次退火效率低，本专利技术一实施例提供了一种退火用发热筒装置。上述的退火用发热筒装置能够减小感应加热带来的温度梯度差异等问题，使退火炉获得稳定、均匀的热场，减小碳化硅晶体的热应力，增大产量，进而降低成本。
[0004]一种退火用发热筒装置，包括一端开口且另一端封闭的筒状结构，所述筒状结构包括芯层、第一缠绕层以及第二缠绕层，所述芯层为碳纤维单向布，所述第一缠绕层与所述第二缠绕层交替包括于所述芯层，所述第一缠绕层的制备材料为碳纤维网胎，所述第二缠绕层的制备材料为长碳纤维。
[0005]在其中一些实施例中，所述第一缠绕层上的碳纤维网胎密度一致。
[0006]在其中一些实施例中，所述第一缠绕层靠近于所述筒状结构的开口端的长碳纤维密度、靠近于所述筒状结构的封闭端的长碳纤维密度均大于所述第一缠绕层位于所述开口端与所述封闭端之间的中间区域的长碳纤维密度。
[0007]在其中一些实施例中，所述第一缠绕层上靠近于所述开口端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；
[0008]和/或，所述第一缠绕层上靠近于所述封闭端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；
[0009]和/或，所述第一缠绕层上位于所述中间区域的长碳纤维与径向面的夹角为45
°
～90
°
。
[0010]在其中一些实施例中，所述退火用发热筒装置还包括涂层，所述涂层通过化学气
相沉积法沉积于所述筒状结构的表面。
[0011]本专利技术的另一目的还在于提供退火用发热筒装置的制备方法。
[0012]一种所述退火用发热筒装置的制备方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1：在模具外层包裹碳纤维单向布形成芯层；
[0014]步骤2：在所述芯层的外表面缠绕碳纤维网胎形成第一缠绕层；
[0015]步骤3：在所述第一缠绕层的外表面缠绕长碳纤维形成第二缠绕层；
[0016]步骤4：在所述第二缠绕层的外表面缠绕所述第一缠绕层；
[0017]步骤5、重复步骤3和步骤4若干次，得到碳纤维预制体；
[0018]步骤6、对所述碳纤维预制体进行加工得到一端开口且另一端封闭的筒状结构；以及
[0019]步骤7、对所述筒状结构进行石墨化处理。
[0020]在其中一些实施例中，在步骤6之后以及步骤7之前还包括如下步骤：对所述筒状结构采用化学气相沉积法沉积热解碳。
[0021]在其中一些实施例中，还包括如下步骤8：对石墨化处理后的筒状结构机加工，达到预设标准尺寸；对机加工后的筒状结构进行纯化处理。
[0022]在其中一些实施例中，所述石墨化处理时，石墨化温度为1800℃～2400℃，时间为2～10h。
[0023]在其中一些实施例中，在所述第一缠绕层的外表面缠绕长碳纤维形成第二缠绕层时，具体包括如下步骤：
[0024]长碳纤维缠绕间距按照如下规则分布：靠近于筒状结构的开口端的长碳纤维缠绕间距、靠近于所述筒状结构的封闭端的长碳纤维缠绕间距均为0，位于所述所述开口端与所述封闭端之间的中间区域的长碳纤维间距均为3～6mm；
[0025]和/或，所述第一缠绕层上靠近于所述开口端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；
[0026]和/或，所述第一缠绕层上靠近于所述封闭端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；
[0027]和/或，所述第一缠绕层上位于所述中间区域的长碳纤维与径向面的夹角为45
°
～90
°
。
[0028]上述的退火用发热筒装置能够减小感应加热带来的温度梯度差异等问题，使退火炉获得稳定、均匀的热场，减小碳化硅晶体的热应力，增大产量，进而降低成本。
[0029]上述的退火用发热筒装置，设置所述第一缠绕层上靠近于所述开口端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；所述第一缠绕层上靠近于所述封闭端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；所述第一缠绕层上位于所述中间区域的长碳纤维与径向面的夹角为45
°
～90
°
，能达到如下有益效果：在感应加热磁场中的，纤维束与水平面的夹角越小，单位长度的纤维束切割磁感线的有效长度越长，加热效率越高。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本
领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
[0032]图1为本专利技术一实施例所述的退火用发热筒装置剖视示意图。
[0033]附图标记说明
[0034]10、退火用发热筒装置；101、开口端；102、封闭端；103、中间区域。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种退火用发热筒装置，其特征在于，包括一端开口且另一端封闭的筒状结构，所述筒状结构包括芯层、第一缠绕层以及第二缠绕层，所述芯层为碳纤维单向布，所述第一缠绕层与所述第二缠绕层交替包括于所述芯层，所述第一缠绕层的制备材料为碳纤维网胎，所述第二缠绕层的制备材料为长碳纤维。2.根据权利要求1所述的退火用发热筒装置，其特征在于，所述第一缠绕层上的碳纤维网胎密度一致。3.根据权利要求1所述的退火用发热筒装置，其特征在于，所述第一缠绕层靠近于所述筒状结构的开口端的长碳纤维密度、靠近于所述筒状结构的封闭端的长碳纤维密度均大于所述第一缠绕层位于所述开口端与所述封闭端之间的中间区域的长碳纤维密度。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的退火用发热筒装置，其特征在于，所述第一缠绕层上靠近于所述开口端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；和/或，所述第一缠绕层上靠近于所述封闭端的长碳纤维与径向面的夹角为0～45
°
；和/或，所述第一缠绕层上位于所述中间区域的长碳纤维与径向面的夹角为45～90
°
。5.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的退火用发热筒装置，其特征在于，所述退火用发热筒装置还包括涂层，所述涂层通过化学气相沉积法沉积于所述筒状结构的表面。6.一种权利要求1
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5任意一项所述的退火用发热筒装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在模具外层包裹碳纤维单向布形成芯层；步骤2：在所述芯层的外表面缠绕碳纤维网胎形成第一缠绕层；步骤3：在所述第一缠绕层的外表面缠绕长碳纤维形成第二缠绕层；...
【专利技术属性】
技术研发人员：李丙菊，彭浩波，吴海源，谭善宥，廖广庭，李军，廖寄乔，
申请(专利权)人：湖南金博碳基材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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