一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114853495A(43)申请公布日2022.08.05(21)申请号202210424735.1(22)申请日2022.04.21(71)申请人西安超码科技有限公司地址710065陕西省西安市高新区锦业一路56号研祥城市广场B座23层楼2322室(72)发明人赵大明胡振英程皓侯卫权王春宇薛宁娟程凯峰张飞飞张稳姚成君艾涛刘文华(74)专利代理机构西安创知专利事务所61213专利代理师马小燕(51)Int.Cl.C04B35/83(2006.01)C04B35/532(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法(57)摘要本发明公开了一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法，该方法包括：一、先沿着热压模具铺层的径向预置连续的炭纤维，然后沿着环向和纵向铺放炭纤维得到三维结构预制体；二、高温预处理；三、化学气相沉积得到热压模具毛坯；四、浸渍‑炭化得到致密热压模具毛坯；五、加工至终尺寸；六、浸渍‑炭化得到炭/炭热压模具。本发明通过预先在径向上引入连续的炭纤维再铺设环向、纵向炭纤维，避免了径向炭纤维的损坏作用，使得环向、纵向炭纤维保持完整连续，并发挥增强作用，提高了整体结构强度，并提高炭/炭热压模具的径向导热系数，从而炭/炭热压模具结构稳定，力学性能优异，热场均匀，使用寿命延长，适用于高压强热压炉。CN114853495ACN114853495A权利要求书1/1页1.一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、按照设计的目的产物炭/炭热压模具铺层方式，先沿着铺层的厚度方向即径向预置连续的炭纤维，然后沿着环向和纵向铺放炭纤维，得到三维结构预制体；所述三维结构预制体的体积密度为0.55g/cm3～1.0g/cm3，所述炭纤维为聚丙烯腈基或沥青基炭纤维，炭纤维的纤维丝束为3K～96K；步骤二、将步骤一中得到的三维结构预制体放置于高温处理炉内进行高温预处理；所述高温预处理的温度为1000℃～2400℃；步骤三、将步骤二经高温预处理后的三维结构预制体装入化学气相沉积炉中，通入烃类碳源气体丙烯或者甲烷进行化学气相沉积100h～300h，得到热压模具毛坯；所述热压模具毛坯的密度为0.8g/cm3～1.40g/cm3；步骤四、采用煤沥青或糠酮树脂作为浸渍剂，对步骤三中得到的热压模具毛坯进行浸渍‑炭化2～8次，直至密度为1.40g/cm3～1.75g/cm3，得到致密热压模具毛坯；步骤五、将步骤四中得到的致密热压模具毛坯加工至目的产物炭/炭热压模具的终尺寸；步骤六、采用煤沥青或糠酮树脂作为浸渍剂，对步骤五中经加工后的致密热压模具毛坯进行浸渍‑炭化1～3次，直至密度为1.50g/cm3～1.90g/cm3，得到炭/炭热压模具。2.根据权利要求1所述的一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法，其特征在于，步骤一中所述设计的目的产物炭/炭热压模具铺层方式包括根据目的产物炭/炭热压模具的承受压强设计的环向、纵向、径向炭纤维的排布方式和排布量。3.根据权利要求1所述的一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法，其特征在于，步骤一中所述沿着环向铺放的炭纤维与目的产物炭/炭热压模具轴向的夹角为60°～90°，所述沿着纵向铺放的炭纤维与目的产物炭/炭热压模具轴向的夹角为‑60°～+60°。4.根据权利要求1所述的一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法，其特征在于，步骤一中所述三维结构预制体中沿着径向预置的连续的炭纤维体积含量为5％～30％。5.根据权利要求1所述的一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法，其特征在于，步骤六中所述炭/炭热压模具的内径为50mm～1300mm，高度为40mm～1500mm。2CN114853495A说明书1/5页一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法技术领域[0001]本发明属于炭/炭材料制备技术领域，具体涉及一种高压强热压烧结炉用炭/炭热压模具的制备方法。背景技术[0002]热压烧结是在真空或者常压(惰性气体保护)状态下，对较难烧结的粉体材料在高强度模具模腔内施加压力，同时升温烧结的工艺。由于同时加温、加压，有助于粉末颗粒的接触和扩散传质，在短时间内粉末烧成接近理论密度、气孔率接近于零的烧结体，得到细晶粒的组织产品，所压制获得的材料具有良好的机械性能、电学性能。[0003]近年来，粉末冶金硬质合金、先进陶瓷行业领域热压炉尺寸不断扩大，吨位从100T不断升级，截止目前市场研发出多腔室连续压制600T压机，要求热压模具材料不仅耐高压，而且能够经受连续出装极冷极热环境。炭纤维作为炭/炭复合材料中承担载荷