一种用于pip法陶瓷基复合材料的真空加压浸渍装备。
背景技术
pip法是一种新兴的制备纤维增韧陶瓷基复合材料的方法，它的工艺步骤一般是先采用有机先驱体对纤维预制件进行浸渍，交联固化后，然后在一定温度和惰性气体保护下进行高温裂解，使先驱体转化为无机陶瓷基体，经过多次的浸渍裂解周期最终得到致密的陶瓷基复合材料。目前通过对先驱体的分子设计，已经可以很好的制备碳化硅、氮化硼及氮化铝等新型陶瓷及其复合材料，因此pip法将是一种制备陶瓷基复合材料的绝佳方法。
pip法的特点是可以根据陶瓷基复合材料性能和结构的要求，对先驱体进行分子设计。pip法制备陶瓷基复合材料的关键是如何将先驱体溶液充分有效的浸渍到纤维织物中，先驱体只有充分浸渍到纤维织物中才能通过高温裂解过程得到致密的陶瓷基体，从而得到性能优异的陶瓷基复合材料。目前先驱体的浸渍工艺主要是通过抽真空或者加压将先驱体浸渍到纤维织物中，但是还没有一套完整成熟的工艺设备，使得先驱体的浸渍工作效率大大降低，从而进一步影响到陶瓷基复合材料的制备。
中国专利cn103231524b公开了一种纤维复合材料的真空浸渍装置，其包括有底座及设置于底座上方的下压板，所述底座包括有底板、设置于底板上方的回形框及安装于底板上的立柱和支撑杆，下压板包括有盖板及设置于盖板下方的压板，所述压板的位置与所述回形框的水平位置相一致，所述盖板上还设置有供所述支撑杆穿过的u型槽，所述支撑杆上有小孔，所述纤维复合材料的真空浸渍装置还包括有穿过所述小孔作为限位杆的低熔点熔融物，所述低熔点熔融物卡在盖板的u型槽下方，本发明中的纤维复合材料的真空浸渍装置，无需通过负压抽吸浸渍液，操作简单、易实现，无需大量浸渍液，且可以确保浸渍过程真空度。该方法虽然简化了先驱体溶液对纤维织物的浸渍步骤，且易实现，但是该方法没有预先对纤维织物进行抽真空以及浸渍时没有进行加压处理，这会导致先驱体对纤维织物浸渍不够充分，使得复合材料不够致密，从而性能不足。
中国专利cn106733421a公开了一种浸渍装置，用于工件的浸渍，包括：加热炉，用于工件与浸渍介质的加热；浸渍炉，设置在所述加热炉外侧，用于工件的浸渍；吊装机构，连接在所述加热炉与所述浸渍炉上，用于工件与浸渍介质位置的转移；其中，所述浸渍炉包括炉壳、设置在所述炉壳内部的工作腔、设置在所述工作腔内的浸渍埚与升降系统、连接在所述工作腔上的真空系统和控压系统。本发明还提供了一种浸渍方法。本发明提供的该浸渍装置及浸渍方法，既能有效实现工件的连续式批量处理，提高工件的处理速度，又能有效减少能量损耗，降低生产成本。该方法结合了真空和加压浸渍，可以对先驱体进行有效充分的浸渍，但是该方法过于复杂，不易实现，且该方法的加热方式是通过加热炉对先驱体溶液进行加热，这种加热方式过于剧烈且不均匀，不能很好地提高先驱体的浸渍效率。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提出一种用于pip法陶瓷基复合材料的真空加压浸渍装备，该装备在pip法制备复合材料过程中能大大提高先驱体溶液的浸渍效率和质量。
一种用于pip法陶瓷基复合材料的真空加压浸渍装备，其特征包括浸渍装置、水浴加热装置、加压装置、抽真空装置、电源控制装置；加压装置、抽真空装置与浸渍装置通过不锈钢管连接，钢管内径为5~15mm，管道上设置有球阀和压力表；水浴加热装置包裹在浸渍装置外围，可对浸渍装置进行加热保温，工作温度范围为20~100℃，温度通过热电偶测量；加压装置为加压泵，抽真空装置为真空泵；电源控制装置通过电源线依次控制浸渍装置、水浴加热装置、加压装置和抽真空装置。
浸渍装置包括浸渍罐、密封垫圈、螺栓、法兰盖、直流电磁铁、弹簧支架、永磁铁、导轨以及载物台，浸渍罐与法兰盖通过螺栓连接，密封垫圈用于密封，可承受真空和0.1~10mpa的工作压力；法兰盖上端固定有一个直流电磁铁，法兰盖下端固定有弹簧支架、永磁体、导轨以及载物台，直流电磁铁可以控制载物台在导轨上下移动，工作载荷为0~10kg；浸渍罐高度为200~600mm，内径为100~500mm。
水浴加热装置包括加热装置、水浴罐、热电偶和支架，加热装置位于水浴罐外围，并可对水浴罐进行加热，工作温度范围为20~100℃，热电偶用于测量温度，温度通过电源控制装置来进行调控，支架用于支撑浸渍装置，水浴罐内径300~800mm，高度为300~600mm。
本发明有益效果：（1）结合了真空、加压和水浴加热的浸渍方式，有效提高了pip制备陶瓷基复合材料过程中先驱体对纤维预制件的浸渍效率；（2）操作简单，装置结构易于实现；（3）采用水浴加热可以对先驱体溶液进行均匀、稳定、平缓的加热，提高了先驱体溶液的浸渍效率和质量。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是用于pip法陶瓷基复合材料的真空加压浸渍装置示意图。
10为加压装置，20为抽真空装置，30为球阀，40不锈钢管，50为压力表，60为浸渍装置，70为水浴加热装置，80为电源线，90为电源控制装置。
图2是浸渍装置示意图
61为浸渍罐；62为密封垫圈；63为螺栓；64为法兰盖；65为直流电磁铁；66为弹簧支架；67为永磁铁；68为导轨；69为载物台；40为不锈钢管；80为电源线。
图3是水浴加热装置示意图
71为加热装置；72为水浴罐；73为热电偶；74为支架；80为电源线。
具体实施方式
下面结合具体实施例子，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例
用于pip法陶瓷基复合材料的真空加压浸渍装备，如图1所示，包括浸渍装置60、水浴加热装置70、加压装置10、抽真空装置20、电源控制装置90；加压装置10、抽真空装置20与浸渍装置60通过不锈钢管40连接，钢管内径为10mm，管道上设置有球阀30和压力表50；水浴加热装置70包裹在浸渍装置60外围，可对浸渍装置进行加热保温，工作温度范围为20~100℃，温度通过热电偶测量；加压装置为加压泵，抽真空装置为真空泵；电源控制装置90通过电源线80依次控制浸渍装置60、水浴加热装置70、加压装置10和抽真空装置20。
浸渍装置60，如图2所示，包括浸渍罐61、密封垫圈62、螺栓63、法兰盖64、直流电磁铁65、弹簧支架66、永磁铁67、导轨68以及载物台69，浸渍罐61与法兰盖64通过螺栓63连接，密封垫圈62用于密封，可承受真空和0.1~10mpa的工作压力；法兰盖上端固定有一个直流电磁铁，法兰盖下端固定有弹簧支架、永磁体、导轨以及载物台，直流电磁铁可以控制载物台在导轨上下移动，工作载荷为0~10kg；浸渍罐高度为400mm，内径为300mm。
水浴加热装置70，如图3所示，包括加热装置71、水浴罐72、热电偶73和支架74，加热装置71位于水浴罐72外围，并可对水浴罐进行加热，工作温度范围为20~100℃，热电偶73用于测量温度，温度通过电源控制装置90来进行调控，支架74用于支撑浸渍装置60，水浴罐内径500mm，高度为400mm。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性改动，均应属于侵犯本发明保护的范围行为。但凡是为脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。