[发明专利]一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装

说明书

技术领域

本发明涉及一种致密工装，特别是涉及一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装。

背景技术

C/C复合材料，即炭纤维增强炭基复合材料，是一种具轻质、高强、高模、高尺寸稳定性、高化学稳定性和耐高温等特点于一身的高性能材料，已广泛地应用在航空航天、高速列车、热场材料等高技术领域。研究表明，C/C复合材料的力学/烧蚀性能随其包含的热解炭含量不同而各异。随着热解炭含量的提高，材料压缩、剪切和抗烧蚀性能都得到较大程度的提高。

而化学气相渗透(CVI)为传统的热解炭制备方法。由于常规裂解气体(如丙烯)分解温度较低，且分子量较大，较易在均热沉积过程中的C/C复合材料预制体外侧进行沉积，从而影响裂解气体向C/C复合材料预制体内部的进一步扩散，最终导致不能实现快速致密和均匀致密。

传统的均热CVI致密过程中，对沉积空间的特殊设计较少，易造成气体流动状态紊乱、反应气不能即时流动出此空间从而形成较大的烃类气体中间产物的现象，如此成型的沉积产品较易产生炭黑等副产物且制品内外密度差距较大，延长了热解炭致密周期并对其分布状态均一性造成了影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装。该致密工装能够进行气体导流，缩短裂解气在沉积空间的停留时间，实现C/C复合材料预制体的快速致密、均匀致密。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装，其特征在于：包括外筒、安装在外筒底部的进气基座和安装在外筒顶部且用于将外筒内气体导出的导气装置，所述外筒内部且位于进气基座的上方设置有进气基板，所述进气基座与进气基板之间形成空腔一，所述进气基座上开设有用于将气体输入到空腔一的进气口，所述进气基板的顶面上安装有内筒，待致密的厚壁空芯C/C复合材料预制体套在内筒上，所述C/C复合材料预制体的外表面与外筒内表面之间形成供气体流通的间隙一，所述C/C复合材料预制体的内表面与内筒外表面之间形成供气体流通的间隙二，所述进气基板上设置有多个用于连通空腔一和间隙一的导流通道二以及多个用于连通空腔一和间隙二的导流通道三。

上述的一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装，其特征在于：所述内筒上方设置有与所述C/C复合材料预制体上表面贴合的压台，所述压台与导气装置之间形成与间隙一连通的间隙三，所述压台上设置有多个与间隙二连通的导流通道一。

上述的一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装，其特征在于：所述压台为圆台形。

上述的一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装，其特征在于：所述导气装置包括与外筒顶部连接且为空心结构的圆台部和与圆台部连接的引流部，所述引流部上设置有与圆台部内部相连通的排气口。

上述的一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装，其特征在于：所述圆台部的锥度为30°～45°。

上述的一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装，其特征在于：所述外筒、内筒和压台均采用石墨制成。

上述的一种厚壁空芯C/C复合材料制品的致密工装，其特征在于：所述间隙一和间隙二均为3mm～10mm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的结构简单，设计新颖合理，易于安装。

2、本发明通过间隙一和间隙二实现了对气体的导流，气体从C/C复合材料预制体的外壁和内壁均向C/C复合材料预制体内扩散，形成热解炭，缩短裂解气在沉积空间的停留时间，并实现了C/C复合材料预制体的快速致密和均匀致密。

3、本发明通过设置压台和设置在压台上的导流通道一，能够将从间隙一和间隙二输出的裂解气快速引导至导气装置上的排气口，实现了对气体的层流控制，避免裂解气产生的副产品如炭黑沉积在C/C复合材料预制体上，取得很好的效果，并能够保持天然气主要成分甲烷由进气口至排气口的新鲜度，增加了炭源气体向C/C复合材料预制体内部深入渗透的几率；使大型厚壁、空芯C/C复合材料较传统丙烯裂解气致密的总耗时大大减小。

4、本发明的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明结构简单，设计新颖合理，工作可靠性高，使用寿命长，能够实现进行气体导流和层流控制，缩短裂解气在沉积空间的停留时间，实现C/C复合材料预制体的快速致密、均匀致密。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。