一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于复合材料渗硅技术领域，具体为一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置及方法，熔融渗硅装置分成多区域组装而成，脱模简单，通过上下模、压板、伸缩结构和旋转台配合使用，使硅粉高温呈液态时停留在产品四周，可有效防止工艺过程中硅粉高温呈液态时下沉存在上下部位密度产生梯度均匀性差的问题，有效提高产品孔隙率、密度均匀性。密度均匀性。密度均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置及方法


[0001]本专利技术涉及复合材料渗硅
，具体为一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置及方法。

技术介绍

[0002]碳/碳
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碳化硅(C/C
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SiC)是以碳纤维为增强体，以C、SiC为基体的复合材料。碳/碳
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碳化硅具有高比强度、高比模量、优异的高温力学性能、密度小、热稳定性能好、抗氧化性和低磨损性能。在民用及军用领域均有广泛应用。目前碳/碳
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碳化硅复合材料的制备方法主要包括反应熔渗法、化学气相渗透法和先驱体裂解法等。化学气相渗透法和先驱体裂解法增密速率慢、原材料利用率低、制备周期长，制造成本较高，限制了其应用范围；反应熔渗法制备在高温下，采用针刺预制体制备的碳/碳多孔体置于硅粉或者硅颗粒中进行包埋，加热至硅熔点以上时，硅发生熔化，液体硅由于毛细效应进入到多孔体中，形成致密化材料致密材料的一种方法，制备出的碳/碳
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碳化硅复合材料抗热冲击性强、材料强度适中、抗氧化性好，制备周期短、成本低，且残余孔隙率低，非常具有市场竞争力。目前，依然存在大尺寸产品工艺过程中硅粉高温呈液态时下沉存在上下部位密度产生梯度均匀性差的问题。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置及方法。
[0004]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0005]一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置，包括：
[0006]上模、下模、压板、侧面固定板、底部固定板、旋转台、伸缩结构；
[0007]所述旋转台位于装置底部，所述伸缩结构位于旋转台中间并与压板相连，所述下模与压板连接，所述上模位于装置顶部，所述侧面固定板位于上模周边，底部固定板位于下模周边。
[0008]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置的优选方案，其中：所述装置还包括位于上模与侧面固定板之间的固定销。
[0009]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置的优选方案，其中：所述装置均由高密度石墨制成。
[0010]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置的优选方案，其中：上模顶部有设置有进料口。
[0011]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0012]一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅方法，包括如下步骤：
[0013]S1.制备大尺寸薄壁复合材料产品；
[0014]S2.将底部固定板放在压板上，装入下模，大尺寸薄壁复合材料产品装入下模，再放入上模合模，用侧面固定板固定整个装置；
[0015]S3.将硅粉填满产品与装置之间空隙，装有产品的装置放入渗硅炉，伸缩结构，通过压板压缩下模，让装置中产品与装置缝隙减小，使得融化后的液态硅不下沉，同时旋转台使整个装置旋转进行渗硅，制备得到成品。
[0016]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，采用碳纤维原材料整体三维编织，以2.5d针刺碳毡为增强体制成碳纤维增强体，将碳纤维增强体放入CVI炉中，进行化学气相沉积，密度沉积到1.1～1.3g/cm3，开孔率为28～36％，碳含量为46～62wt％，得到C/C复合材料，机加工成大尺寸薄壁复合材料产品。
[0017]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，用侧面固定板固定后，固定销插入侧面固定板和上模缝隙处固定整个装置。
[0018]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，硅粉的粒度为200目，纯度＞99.99％。
[0019]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，硅粉通过上模顶部进料口填满产品与装置之间空隙。
[0020]作为本专利技术所述的一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，装有产品的装置放入渗硅炉后，抽真空至200Pa以下，升温时间为120min～150min，升温至1420℃时伸缩结构以10km/h速度通过压板压缩下模，让装置中产品与装置缝隙减小，使得融化后的液态硅不下沉，同时旋转台以10r/min的速度使整个装置旋转，升温至1570～1630℃进行渗硅，保温时间为15～30min，制备得到成品。
[0021]本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术提供一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置及方法，熔融渗硅装置分成多区域组装而成，脱模简单，通过上下模、压板、伸缩结构和旋转台配合使用，使硅粉高温呈液态时停留在产品四周，可有效防止工艺过程中硅粉高温呈液态时下沉存在上下部位密度产生梯度均匀性差的问题，有效提高产品孔隙率、密度均匀性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例的熔融渗硅装置示意图；
[0025]图2为对比例1的熔融渗硅装置示意图；
[0026]图3为对比例2的熔融渗硅装置示意图。
[0027]附图标号说明：
[0028]1‑
进料口，2
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上模，3
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固定销，4
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侧面固定板，5
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下模，6
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复合材料产品，7
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底部固定板，8
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压板，9
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旋转台，10
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伸缩结构，11
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石墨坩埚。
具体实施方式
[0029]下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术提供一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置及方法，通过上下模、压板、伸缩结构和旋转台配合使用，使硅粉高温呈液态时停留在产品四周，可有效防止工艺过程中硅粉高温呈液态时下沉存在上下部位密度产生梯度均匀性差的问题，有效提高产品孔隙率、密度均匀性。
[0031]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0032]如图1所示，一种大尺寸薄壁复合材料产品6的熔融渗硅装置，包括：
[0033]上模2、下模5、压板8、侧面固定板4、底部固定板7、旋转台9、伸缩结构10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅装置，其特征在于，包括：上模、下模、压板、侧面固定板、底部固定板、旋转台、伸缩结构；所述旋转台位于装置底部，所述伸缩结构位于旋转台中间并与压板相连，所述下模与压板连接，所述上模位于装置顶部，所述侧面固定板位于上模周边，底部固定板位于下模周边。2.根据权利要求1所述的熔融渗硅装置，其特征在于，所述装置还包括位于上模与侧面固定板之间的固定销。3.根据权利要求1所述的熔融渗硅装置，其特征在于，所述装置均由高密度石墨制成。4.根据权利要求1所述的熔融渗硅装置，其特征在于，上模顶部有设置有进料口。5.一种大尺寸薄壁复合材料产品的熔融渗硅方法，其特征在于，采用权利要求1
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4任一项所述的熔融渗硅装置，包括如下步骤：S1.制备大尺寸薄壁复合材料产品；S2.将底部固定板放在压板上，装入下模，大尺寸薄壁复合材料产品装入下模，再放入上模合模，用侧面固定板固定整个装置；S3.将硅粉填满产品与装置之间空隙，装有产品的装置放入渗硅炉，伸缩结构，通过压板压缩下模，让装置中产品与装置缝隙减小，使得融化后的液态硅不下沉，同时旋转台使整个装置旋转进行渗硅，制备得到成品。6.根据权利要求5所述的熔融渗硅方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志福，陈吉敏，谢远武，张秀钦，
申请(专利权)人：崇义恒毅陶瓷复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：