[发明专利]基于参数区域控制的高通量化学气相渗透工艺、应用及装置

权利要求书

1.一种基于参数区域控制的高通量化学气相渗透工艺，其特征在于,具体步骤如下：

a.利用折叠碳纸将CVI沉积炉的沉积区域划分为具有不同比表面积的区间,再将一系列沉积基体样品置于各沉积区间内，进行装炉；

b.控制CVI沉积炉的沉积区域的沉积参数，在给定的沉积温度、沉积压力、气体总流量和前驱气体组分比中的任意几种沉积参数下，通过在所述步骤a中进行的沉积区域划分，在CVI沉积炉中的不同的沉积区间会具有不同的气体滞留时间，从而实现滞留时间的沉积参数区域化控制，在CVI沉积炉的不同沉积区间的滞留时间范围内进行高通量的沉积实验；

c.通过所述步骤b的沉积参数区域化控制，能实现一次性高通量制备具有不同参数体系的一系列复合材料，并通过对沉积区间内的折叠碳纸和沉积基体样品进行测试表征，以获得CVI沉积炉中的不同的沉积区间的沉积特性和致密化特性的信息，然后进行计算和分析，通过分别调整沉积参数，对一系列工艺参数进行优化选取，从而实现对应各沉积区间的滞留时间和比表面积的参数优化；

d.经过所述步骤c进行沉积参数优化后，选取沉积特性和致密化特性优化的沉积参数和沉积区域，结合沉积基体，通过参数区域控制，采用化学气相渗透工艺，最终实现沉积基体的表层均匀致密化，得到所需的复合材料构件。

2.根据权利要求1所述基于参数区域控制的高通量化学气相渗透工艺，其特征在于：在所述步骤a中，将折叠碳纸放置于CVI沉积炉的沉积区域，通过改变碳纸的折叠程度将沉积区划分为设定比表面积的不同区间。

3.根据权利要求2所述基于参数区域控制的高通量化学气相渗透工艺，其特征在于：在所述步骤a中，通过改变碳纸的折叠程度将沉积区划分为设定比表面积Sv∈[103,105]m^-1的不同区间。

4.根据权利要求1所述基于参数区域控制的高通量化学气相渗透工艺，其特征在于：在所述步骤b中，控制CVI沉积炉的沉积区域的沉积参数，在所述步骤a中进行装炉后，将CVI沉积炉内的炉腔进行抽真空并检查系统气密性，确定系统气密性达到要求后，通入氮气至CVI沉积炉内的系统压力至少为80kPa，再升温至沉积温度650～1000℃，达到沉积温度后，维持系统压力为7～10kPa，依次通入化学气相渗透的各气体组分，并在CVI沉积炉的预混区进行气体保温混合后，使混合气体进入反应室进行化学气相渗透反应，最终在CVI沉积炉的不同沉积区间的滞留时间范围内进行高通量的沉积实验。

5.根据权利要求2所述基于参数区域控制的高通量化学气相渗透工艺，其特征在于：在所述步骤b中，最终在CVI沉积炉的不同沉积区间的滞留时间τ∈[0.5,4]s范围内进行高通量的沉积实验。

6.根据权利要求1所述基于参数区域控制的高通量化学气相渗透工艺，其特征在于：在所述步骤c中，通过对沉积区间内的折叠碳纸和沉积基体样品进行沉积增量的测量和切片表征，以获得CVI沉积炉中的不同的沉积区间的沉积特性和致密化特性的信息，然后进行计算和分析，获得不同沉积区的沉积速率、沉积层的微观结构和力学性能，通过分别调整沉积参数，对一系列工艺参数进行优化选取，从而实现对应各沉积区间的滞留时间和比表面积的参数优化。