大型CVD炉

工作原理

• 将碳纤维编织的预制体放入炉内，关闭炉盖后抽真空，当真空度达到要求时开始升温1。
• 升温至一定温度（如 1050℃），通入碳源气体，如天然气、甲烷等烃类气体，这些气体在高温下热解为碳和氢气，碳被预制体吸附并沉积在其孔隙内，氢气经排气口排出1。
• 通过精确控制温度、压力、气体流量等参数，以及沉积时间，使预制体逐渐致密化，最终形成碳碳复合材料。

结构组成

• 加热系统：通常采用电阻加热、石墨感应加热等方式，如等静压石墨、模压三高石墨、细颗粒石墨等加热器，可将炉内温度升高并保持在所需的沉积温度范围内，一般能达到 1500℃甚至更高24。
• 炉体结构：包括炉壳、炉胆等。炉壳一般采用全碳钢、内层不锈钢或全不锈钢材质，具有良好的强度和耐腐蚀性；炉胆则多使用软碳毡、软石墨毡或硬质复合毡等材料，起到保温和隔热的作用，减少热量散失4。
• 气路系统：由进气管道、出气管道、阀门、流量计等组成，能够精确控制碳源气体、保护气体（如氮气）等的流量和压力，使气体均匀地分布在炉内，保证沉积过程的稳定性和一致性4。
• 真空系统：采用真空泵和真空计，如抗污泵或滑阀泵搭配罗茨泵等，可将炉内抽至所需的高真空度，以排除空气和其他杂质，确保沉积过程在纯净的气氛中进行，提高复合材料的质量4。
• 控制系统：通过触摸屏、工控机等人机界面，以及相关的电器元件和控制软件，对炉内的温度、压力、气体流量、沉积时间等参数进行精确设定和实时监控，实现自动化的沉积过程，保证产品质量的稳定性和重复性4。

性能特点

• 高纯度和均匀性：可以制备高纯度、均匀分布的碳碳复合材料，具有良好的化学和结构均匀性，能满足航空航天、高端装备制造等领域对材料性能的严格要求。
• 精确控制和可重复性：可对沉积条件进行精确控制，包括温度、压力、气体流量、沉积时间等参数，从而实现高度可重复的沉积过程，保证产品质量的稳定性。
• 复杂结构适应性：适用于制备具有复杂结构的碳碳复合材料，如多层结构、异形部件等，能够满足不同领域的多样化需求。

应用领域

• 航空航天领域：用于制造飞机刹车盘、发动机热端部件、火箭喷管、卫星结构件等，可减轻飞行器重量，提高性能和可靠性。
• 能源领域：如制造核反应堆中的中子吸收材料、核聚变装置中的第一壁材料、太阳能热水器中的吸热管等，具有良好的耐高温、耐腐蚀和抗辐射性能。
• 汽车工业领域：可用于制造汽车刹车片、刹车盘、发动机零部件等，能够提高汽车的制动性能和燃油经济性，同时减轻车身重量。