异形发热体组件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种异形发热体组件及其制备方法。本发明专利技术的异形发热体组件所述异形发热体组件呈两端开口的中空筒状结构，所述中空筒状结构包括多层交替的第一缠绕层与第二缠绕层，所述中空筒状结构两端部的径向尺寸小于所述中空筒状结构中部的径向尺寸，所述第一缠绕层的制备材料为长碳纤维单向布，所述第二缠绕层的制备材料为碳纤维网胎。本发明专利技术的异形发热体组件用于碳化硅退火时，能够使碳化硅退火炉能得到更大范围的稳定、均匀的热场，增大产量，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
异形发热体组件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料、晶体生长
，特别是涉及一种异形发热体组件及其制备方法。

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。
[0003]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

[0004]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异形发热体组件。本专利技术的异形发热体组件能够使碳化硅退火炉能得到更大范围的稳定、均匀的热场，增大产量，降低成本。
[0005]一种异形发热体组件，所述异形发热体组件呈两端开口的中空筒状结构，所述中空筒状结构包括多层交替的第一缠绕层与第二缠绕层，所述中空筒状结构两端部的径向尺寸小于所述中空筒状结构中部的径向尺寸，所述第一缠绕层的制备材料为长碳纤维单向布，所述第二缠绕层的制备材料为碳纤维网胎。
[0006]在其中一些实施例中，所述中空筒状结构包括靠近于其中一端的第一段位、靠近于另一端的第二段位以及位于所述第一段位与所述第二段位的中间段位。
[0007]在其中一些实施例中，所述中间段位呈曲面状，所述中间段位的外径由其中部向所述第一段位与所述第二段位均逐渐收窄。
[0008]在其中一些实施例中，所述中空筒状结构的密度为1.3
‑
1.7g/cm3。
[0009]在其中一些实施例中，所述第一缠绕层的长碳纤维与径向面的夹角为0～60
°
。
[0010]在其中一些实施例中，所述所述异形发热体组件还包括沉积层，所述沉积层通过化学气相沉积方法沉积于所述中空筒状结构的表面。
[0011]本专利技术的另一目的还在于提供一种所述的异形发热体组件的制备方法。
[0012]一种所述的异形发热体组件的制备方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1：在模具外层包裹长碳纤维单向布形成第一缠绕层；
[0014]步骤2：在所述第一缠绕层的外表面缠绕碳纤维网胎形成第二缠绕层；
[0015]步骤3：在所述第二缠绕层的外表面缠绕长碳纤维单向布形成第一缠绕层；
[0016]步骤4、重复步骤2和步骤3若干次，得到粗体毛坯；
[0017]步骤5、对所述粗体毛坯进行固化干燥处理形成碳纤维预制体；
[0018]步骤6、对所述碳纤维预制体通过化学气相沉积方法进行碳沉积，得到碳/碳发热体材料；
[0019]步骤7、对所述碳/碳发热体材料进行加工得到两端开口的中空筒状结构；以及
[0020]步骤8、对所述中空筒状结构进行石墨化处理。
[0021]在其中一些实施例中，所述异形发热体组件的制备方法还包括如下步骤9：对石墨化处理后的所述空筒状结构进行机加工，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，所述固化干燥处理时，干燥温度为130℃～200℃，干燥时间为1～10h。
[0023]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。
[0024]上述异形发热体组件用于碳化硅退火时，能够使碳化硅退火炉能得到更大范围的稳定、均匀的热场，增大产量，降低成本。
[0025]上述异形发热体组件设置第一缠绕层的长碳纤维与径向面的夹角为0～60
°
，在感应加热磁场中，长碳纤维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；相反夹角越大，加热效率越低，因此，本专利技术中，第一缠绕层能够增加纤维束切割磁感线的有效长度，提高加热效率。
附图说明
[0026]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。
[0027]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。
[0028]图1为本专利技术一实施例所述的异形发热体组件侧面示意图。
[0029]附图标记说明
[0030]10、异形发热体组件；101、第一段位；102、第二段位；103、中间段位。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]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”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0034]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形发热体组件，其特征在于，所述异形发热体组件呈两端开口的中空筒状结构，所述中空筒状结构包括多层交替的第一缠绕层与第二缠绕层，所述中空筒状结构两端部的径向尺寸小于所述中空筒状结构中部的径向尺寸，所述第一缠绕层的制备材料为长碳纤维单向布，所述第二缠绕层的制备材料为碳纤维网胎。2.根据权利要求1所述的异形发热体组件，其特征在于，所述中空筒状结构包括靠近于其中一端的第一段位、靠近于另一端的第二段位以及位于所述第一段位与所述第二段位的中间段位。3.根据权利要求2所述的异形发热体组件，其特征在于，所述中间段位呈曲面状，所述中间段位的外径由其中部向所述第一段位与所述第二段位均逐渐收窄。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的异形发热体组件，其特征在于，所述中空筒状结构的密度为1.3
‑
1.7g/cm3。5.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的异形发热体组件，其特征在于，所述第一缠绕层的长碳纤维与径向面的夹角为0～60
°
。6.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的异形发热体组件，其特征在于，所述所述异形发热体组件还包括沉积层，所述沉积层通过化学气相沉积方法沉积于所述中空筒...

【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：