[发明专利]一种快速制备碳／碳复合材料坩埚的窄流感应耦合CVD 致密化方法

摘要

本发明涉及一种快速制备碳／碳复合材料坩埚的窄流感应耦合CVD致密化方法。该方法包括采用化学气相沉积工艺，在窄缝气流和感应耦合的协同作用下，高温反应室通入小分子烃和N2气混合气体，小分子烃在碳纤维坩埚预制体或低密度碳／碳复合材料坩埚坯体内部孔壁表面吸附并高温释放出热解碳，热解碳在热态碳纤维表面沉积，坯体密度不断提高，快速获得致密的碳／碳复合材料坩埚。本发明方法窄缝气流和感应耦合措施的协同作用下，有效抑制表面先结壳现象，允许采用较高的沉积温度和反应气体炉压，更快速的内外均衡致密化，提高质量、缩短周期、降低成本。

主权项

一种快速制备碳／碳复合材料坩埚的窄流感应耦合CVD致密化方法，包括步骤如下：（1）装炉将碳纤维坩埚预制体套合在感应耦合工装上，再罩上气流工装，置于真空感应化学气相沉积炉的反应室内，所述预制体与感应耦合工装、气流工装相适配，以形成气体窄缝流动通道和感应电磁耦合；（2）预热关闭化学气相沉积炉炉盖，升温抽真空，当温度达到800～1500℃时，真空度为100～6000Pa条件下，保温5～60min；（3）气相沉积制备热解碳基体通入氮气作为保护稀释气体，小分子烃气体作为碳源，按小分子烃：N2=（1～4）:（1～4）的体积比将小分子烃和N2的混合气体通入反应室内，N2气流量100～3000ml/min，通气渗透反应20～240h，气体通过预制体与气流工装之间形成的窄缝流动通道流经制品表面，原位热解沉积形成碳基体；（4）降温冷却后，获得密度提高的碳／碳复合材料坩埚坯体；（5）重复上述步骤（2）、（3）、（4），使碳／碳复合材料坩埚坯体密度不断提高，反复致密处理数次至密度≥1.25g/cm3，获得致密的碳／碳复合材料坩埚制品。