在一个炉内压力梯度ＣＶＩ／ＣＶＤ致密的一种带多孔骨架的夹具，包括： 一个多孔骨架堆，每个多孔骨架有一个贯穿孔； 一块适宜于固定在炉内的底板，该底板有一个贯穿孔； 一块和上述底板隔开但相对的顶板； 一个位于底板和顶板间的支撑架，该支撑架同上述底板和顶板接合，上述多孔骨架堆位于上述底板和顶板之间，其中一个多孔骨架和该底板相邻，另一个和该顶板相邻；和 上述多孔骨架堆中每对相邻多孔骨架之间至少放有一个环形垫片，该垫片围绕着相邻多孔骨架孔； 其中上述底板、上述多孔骨架堆和上述至少一个环形垫片界定一个封闭腔，该封闭腔从上述底板孔伸展，包括每个多孔骨架孔，到上述顶板为止。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于用在化学蒸汽渗透和沉积(CVI/CVD)中的设备。本专利技术特别是关于在CVI/CVD炉内加热反应气体的一种预热器，和用压力梯度CVI/CVD工艺在许多多孔骨架中沉积粘结材料的一种夹具。化学蒸汽渗透和沉积(CVI/CVD)是将粘结材料沉积在多孔骨架内的一种公知的工艺。“化学蒸汽沉积”(CVD)通常是指表面涂料的沉积，但它也用于粘结材料在多孔骨架内的渗透和沉积，正如在这里所采用的CVI/CVD规定为粘结材料在多孔骨架内的渗透和沉积。在技术特别适用于通过碳质或陶瓷的粘结材料在碳或陶瓷的骨架内的沉积，制作高温结构复合材料，获得象碳/碳飞机制动板和陶瓷燃烧室或透平部件等非常有用的构件。通常CVI/CVD工艺可分为以下四类等温、温度梯度、压力梯度和胍冲流。参见W.V.Kotlensky，热分解在多孔固体内的沉积，碳的化学和物理8，173，190-203(1973)；W.J.Lackey用于纤维增强陶瓷复合材料制造的化学蒸汽渗透工艺的综述、现状和将来，Ceram，Eng.Sci.Proc.10577，577-81(1989)(W.J.Lackey将压力梯度工艺归为“等温加压流”)。在等温CVI/CVD工艺中，反应气体在绝对压力低于几个毫乇下环绕热的多孔骨架而过，由于浓度梯度使气体扩散进入多孔骨架内，并热解使粘结材料沉积。此种工艺也称为常规CVI/CVD。多孔骨架被加热到大体均匀的温度，但实际上这是用词不当的。由于不均匀的加热(在绝大多数炉子内是不可避免的)，反应气流造成某些部位的冷却，以及反应热引起其他部分的加热或冷却，多孔骨架内温度的波动是不可避免的。实质上，等温意味着主要不是靠形成温度梯度来使粘结材料沉积。这种工艺适合同时致密大量多孔制品，也特别适用于制作碳/碳制动板。以恰当的工艺条件，能使具有所希望的物理性质的粘结材料沉积。但是，为了达到有效的密度，常规CVI/CVD可能需要连续操作数周，而且表面层首先被压实形成“密封层”阻止反应气体进入多孔骨架内部而进一步沉积。因此，这种工艺通常要求间断致密过程的多表面加工操作。在温度梯度CVI/CVD工艺中，按产生急剧温度梯度的方式加热多孔骨架，使多孔骨架的需要的部位发生沉积。温度梯度可以由只加热多孔骨架的一个表面来形成(例如，将多孔骨架面对感应器的壁放置)，并能通过冷却相反的另一个表面而得到强化(例如，将多孔骨架的相反的表面对着液体冷却壁)，粘结材料从热表面逐步到冷却面依次沉积。温度梯度工艺的设备趋向于复杂、昂贵，而且难于实现相对大量的多孔骨架的致密。在压力梯度CVI/CVD工艺中，在多孔骨架一个表面到相对的另一个表面间形成的压力梯度作用下，反应气体受压通过多孔骨架。反应气体的流动速率比等温和温度梯度工艺中大很多，这使得粘结材料沉积速度增加，这种工艺被称为加压流动CVI/CVD。原有的压力梯度CVI/CVD设备趋于复杂、昂贵，并难于实现大量多孔骨架的致密。例如，S.Kamura，N.Takase，S.Kasuya和E.Yasuda在碳纤维/CVD碳复合材料的断裂行为，Carbon’80(德国陶瓷协会)(1980)中提供的沿单向纤维束的纵向形成轴向压力梯度的工艺。再如，美国专利4,212,906和4,134,360中提供的使环形多孔器壁致密的形成纯径向压力梯度的工艺。这两个专利所报导的环形多孔器壁可能是大量层叠环形板(用于做制动板)或一个整体管状骨架。对厚壁骨架复合材料，纯径向压力梯度工艺产生一个从环形多孔器壁的内圆柱面到外圆柱面的很大的，不希望有的密度梯度。也即高压端的表面很快被致密，造成表面密封并阻止反应气体向低密度区渗透，这严重地限制了纯径向压力梯度工艺的应用。最后，胍冲流包括对内装热多孔骨架的容器快速交替充入和抽出反应气体。交替作用促使反应气体渗入多孔骨架和从多孔骨架移走反应气体的热解副产物。实现这种工艺的设备是复杂的、昂贵的和难以维护的。这种工艺很难实现对大量多孔骨架的致密。许多本领域技术人员将温度梯度和压力梯度工艺合并成“温度梯度-加压流动”工艺。两种工艺的联合克服了每种单一工艺的缺点，并导致多孔骨架很快地致密。然而，两种工艺的联合也引起双倍的复杂性，因为必须提供形成控制在一定程度的温度和压力两种梯度的装置和设备。美国专利4,580,524报导了一种按温度梯度-加压流动方法压实小板和管子的工艺；也见于A.J.Caputo和W.J.Lackey，化学蒸汽渗透纤维增强陶瓷的制造，这是OAK RIDGE国家实验室为美国能源部No.DE-AD05-840 R21400(1984)合同所制造的。按照此工艺，一个纤维坯件被摆放在水冷夹套内，坯件顶部被加热。气体加压流至坯件的加热部分，并且热解和使粘结材料沉积。美国专利4,895,108报导了一种在管状多孔骨架内沉积粘结材料的工艺，按照这种工艺管状多孔骨架的外圆柱面被加热，其内圆柱面用水夹套冷却，反应气体被导入内圆柱面。T.Hunh，C.V.Burk Iand和B.Bustamante，用CVI工艺致密碳化硅烷粘结厚板，Ceram.Eng.Sci.proc 12pp.2005-2014(1991)；T.M.Besmann，R.A.Lowden，D.P.Stinton和T.L.Starr，陶瓷复合材料快速蒸汽渗透方法，J.D.Physique，Colloque C5，Supplemeutau n 5，Tome50(1989)；T.D.Gulden，J.L.Kaae和K.P.Norton，陶瓷粘结复合材料的加压流动温度梯度化学蒸汽渗透(CVI)，Proc.-Electrochemical Society(1990)，90-12(Proc.Int.Conf.Chem.Vap.Deposition，11th，1990)546-52。披露了制造各种产品的相似的加压流动-温度梯度工艺，这些报导所叙述的工艺都是每次仅压制一个多孔制品，这对同时处理大量的象碳/碳制动片那样的复合材料制品是不实用的。尽管有这些进步，但一般仍需要大规模地实现改进CVI/CVD工艺的设备。这样的设备将完全有能力在一个CVI/CVD工艺中同时致密大量的(多达数百个)单独多孔骨架。按照本专利技术的一种情况，提供一种用于CVI/CVD炉中从一个气体入口接受反应气体的气体预热器，包括一个安在炉内的密封导流构架(baffle structure)，此密封导流构架有一个导流构架入口和一个导流构架出口；和一个安在炉内的密封槽骨架(duct structure)，此密封槽骨架围着气体入口和密封导流构架封固以使几乎全部从气体管线来的反应气体直接并强制流过密封导流构架而达到导流构架出口。按照本专利技术的另一种情况，提供一种使反应气体从气体入口导入一个CVI/CVD炉的工艺，包括以下步骤从气体入口将反应气体导入一个安装在CVI/CVD炉内的气体预热器中，此气体预热器包括一个安装在此CVI/CVD炉内并具有一个导流构架入口和一个导流构架出口的密封导流构架，以及一个围着气体入口和导流构架入口封固的密封槽骨架；和从气体入口将反应气体导入此导流构架入口、通过此密封导流构架，并流出此导流构架出口。按照本专利技术的又一种情况，提供一种夹具，它具有在一炉中用压力梯度CVI/CV本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·鲁多尔夫，M·J·普迪，L·D·伯克，
申请(专利权)人：B·F·谷德里奇公司，
类型：发明
国别省市：
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