专利名称：复合材料紧固件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高温炉用零件，具体地说是一种多晶硅铸锭炉和单晶炉用复合材料紧固件。
背景技术：
碳/碳复合材料是目前广泛应用的先进复合材料之一，它是由碳纤维或各种碳织物增强碳基体所形成的复合材料，具有密度低，比强度高，耐磨损，耐高温、热膨胀系数小等优良性能。该材料通常先用碳纤维制成的网胎与网胎、或碳布与碳布、或网胎与碳布通过交替叠层针刺复合成碳纤维预制体，然后将预制体放入化学气相反应炉中，利用高温下碳源气体裂解产生的热解碳对预制体进行化学气相增密，使碳纤维预制体密度逐步增加而成为碳/碳复合材料。该材料现已成为航空航天、冶金、新能源等领域的重要基础材料之一，是石墨制品和耐热钢的理想替代品。目前，碳/碳复合材料已广泛应用于如单晶炉、多晶炉等高温领域，用来制作热场零件，如坩埚、导流筒、保温筒、发热体、紧固件等。应用结果表明，虽然，碳/碳复合材料制备的紧固件机械强度高、耐热冲击性能和化学稳定性好，其使用寿命高于高纯石墨紧固件，然而，高温硅蒸汽(SiO2和Si)对碳/碳复合材料紧固件的使用寿命影响很大。为了解决高温娃蒸汽对碳/碳复合材料使用性能的影响，就目前的技术而言，最常用的方法就是做表面涂层，主要是硅基陶瓷涂层(如SiC或MoSi2等)。但是，由于碳/碳复合材料基体和SiC涂层之间热膨胀系数不匹配，制备的涂层与碳/碳复合材料基体的结合性较差，在急冷急热过程中容易脱落，不能长时间的保护碳/碳复合材料不被侵蚀。专利申请号为 201210230688.3，申请日为2012年7月5日，公开号为CN102718535A，发明名称为碳/碳/碳化硅复合材料及制备方法的专利申请公开了一种制备工艺简单、耐娃蒸汽侵蚀的碳/碳/碳化娃复合材料及制备方法。它通过对碳纤维预制体采用化学气相渗透法对其进行热解碳和碳化硅交替增密或者热解碳和碳化硅混合增密后，再经机加工、纯化后制备而成，其密度为1.3g/ cm 3 2.5g/ cm 3，可以有效抑制硅蒸汽对碳/碳/碳化娃复合材料芯部碳纤维的侵蚀，制备的碳/碳/碳化娃复合材料弯曲强度大于300MPa，是碳/碳复合材料的2 5倍，断裂韧性彡15MPa*m1/2,抗硅蒸汽腐蚀能力比碳/碳复合材料相比提高了 5 10倍，大幅度提高了碳/碳/碳化硅复合材料的使用寿命，同时，其更闻的强度也有利于提闻热场的安全性。
发明内容本实用新型的目的是提供一种耐硅蒸汽侵蚀的复合材料紧固件。本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种复合材料紧固件，它包括螺钉、螺栓、螺柱、螺母、垫片，所述的螺钉、螺栓、螺柱、螺母、垫片均由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。[0009]为进一步增加紧固件表面的抗硅蒸汽腐蚀能力，所述的螺钉、螺栓、螺柱、螺母、垫片的表面设有碳化硅涂层。所述的螺钉、螺栓上的螺头为圆头或方头或沉头，为便于采用起子固定，其上均设
有一字槽或十字槽。由于采用上述技术方案，本实用新型较好的实现了发明目的，由碳/碳/碳化硅复合材料制备的紧固件充分利用热解碳与碳纤维之间的结合性能好以及碳化硅强度高、抗腐蚀能力强的特点，使碳化硅充分的渗透进入碳纤维基体，保证碳化硅与碳纤维基体的高结合强度，强度高于碳/碳复合材料，且可以有效抑制娃蒸汽对碳/碳/碳化娃复合材料芯部碳纤维的侵蚀，大幅度提高了紧固件的使用寿命，同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
图1是本实用新型螺柱3、螺母4的结构示意图；图2是本实用新型螺栓2、螺母4的结构示意图；图3是本实用新型螺钉I的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。由图1、图2、图3可知，一种复合材料紧固件，它包括螺钉1、螺栓2、螺柱3、螺母
4、垫片，所述的螺钉1、螺栓2、螺柱3、螺母4、垫片均由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。为进一步增加紧固件表面的抗硅蒸汽腐蚀能力，所述的螺钉1、螺栓2、螺柱3、螺母4、垫片的表面设有碳化硅涂层。所述的螺钉1、螺栓2上的螺头5为圆头或方头或沉头，为便于采用起子固定，其上均设有一字槽或十字槽(本实施例螺栓2上的螺头5为圆头，其上设有一字槽，螺钉I上的螺头5为沉头，其上设有十字槽)。本实用新型制备时，先采用近净成形的加工方式，制备碳纤维预制体；再将预制体经化学气相渗透法对其进行热解碳和碳化硅交替增密或者热解碳和碳化硅混合增密为所需要求的螺钉1、螺栓2、螺柱3、螺母4、垫片坯体，按要求将坯体机加工成形；再将紧固件放入真空炉中进行高温处理，去除金属杂质和挥发分；最后，对紧固件进行表面碳化硅涂层处理，然后进行纯化处理，制得碳/碳/碳化硅复合材料紧固件。本实用新型制备的碳/碳/碳化硅复合材料紧固件，其综合性能优于石墨紧固件及碳/碳复合材料紧固件，且抗硅蒸汽腐蚀能力比碳/碳复合材料相比提高了 5 10倍，大幅度提高了紧固件的使用寿命，且提高了紧固件表面的抗冲刷能力、耐腐蚀能力，防止紧固件表面掉洛掉块。同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
权利要求1.一种复合材料紧固件，它包括螺钉(I)、螺栓(2 )、螺柱(3 )、螺母(4 )、垫片，其特征是所述的螺钉(I)、螺栓(2)、螺柱(3)、螺母(4)、垫片均由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。
2.根据权利要求1所述的复合材料紧固件，其特征是所述的螺钉(I)、螺栓(2)、螺柱(3 )、螺母(4 )、垫片的表面设有碳化硅涂层。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料紧固件，其特征是所述的螺钉(I)、螺栓(2)上的螺头(5)为圆头 或方头或沉头，其上均设有一字槽或十字槽。
专利摘要本实用新型公开了一种耐硅蒸汽侵蚀的复合材料紧固件，它包括螺钉(1)、螺栓(2)、螺柱(3)、螺母(4)、垫片，其特征是所述的螺钉(1)、螺栓(2)、螺柱(3)、螺母(4)、垫片均由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成，本实用新型由碳/碳/碳化硅复合材料制备的紧固件充分利用热解碳与碳纤维之间的结合性能好以及碳化硅强度高、抗腐蚀能力强的特点，使碳化硅充分的渗透进入碳纤维基体，保证碳化硅与碳纤维基体的高结合强度，强度高于碳/碳复合材料，且可以有效抑制硅蒸汽对碳/碳/碳化硅复合材料芯部碳纤维的侵蚀，大幅度提高了紧固件的使用寿命，同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。
文档编号F16B37/00GK203081983SQ20122070923
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者廖寄乔, 李军, 龚玉良, 邰卫平, 王跃军, 谭周建, 李丙菊 申请人:湖南金博复合材料科技有限公司