1200度小型管式CVI系统：小型立式管式炉+质量混气+冷凝系统
化学气相渗透注入工艺(CVI)是化学气相沉积(CVD)法的一种延伸，是指将一种或几种烃类气体化合物经高温分解、缩聚之后炭沉积在多孔介质内部，使材料致密化的方法，是新发展起来的制备无机材料新技术，该技术主要用于制备各种高温陶瓷基复合材料，包括碳/碳复合材料和以碳化物、氮化物为基质的材料，CVI设备主要应用于光伏辅材的碳纤维气体沉积。
CVI 工艺原理与步骤
CVI 是一种“先成形后致密化”的技术：
将纤维预制体（碳、陶瓷或泡沫）置于反应炉内；
通入气态先驱体（如 CH4、CH3SiCl3、C3H8 等），通过扩散/对流进入孔隙；
在 800–1 200 °C（碳化）或 900–1 100 °C（SiC 基体）条件下，先驱体裂解或反应，固态产物（C、SiC、Si3N4 等）逐层沉积在纤维表面；
沉积由表及里逐步填充孔隙，最终获得致密的 C/C、C/SiC 或陶瓷基复合材料
用于 SiC、Si₃N₄、BN 和 AlN 的气体制备与气相沉积
- SiC: CH3SiCl3 → SiC + 3HCl
- Si3N4: 3SiCl4 + 4NH3 → Si3N4 + 12HCl
- BN: BCl3 + NH3 → BN + 3HCl
- AlN: AlCl3 + NH3 → AlN + 3HCl
CVI管式炉是一种用于化学气相渗透（Chemical Vapor Infiltration，简称CVI）工艺的管式炉设备，主要用于制备高性能复合材料。
工作原理：
CVI管式炉的工作原理是在真空或特定气氛下，将预制体放置于炉内，通入反应气体，如CH₃SiCl₃等。这些气体在高温下热分解，产生的带电离子沉积在预制体的孔隙表面，从而填充孔隙，实现复合材料的制备。
结构特点：
CVI管式炉其采用立式设计，配备双层炉壳间风冷系统和高纯氧化铝多晶纤维固化炉膛，加热元件为优质合金丝，炉管是高纯石英管或刚玉管，还设有四路质量混气系统、真空系统和冷凝系统等。
应用领域：
CVI管式炉主要用于制备陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料等，在航空航天、汽车工业、电子信息等领域有广泛应用。例如，通过CVI工艺可制备C/SiC复合材料，用于制造航空发动机的热端部件。
1200度小型管式CVI系统
1200度小型管式CVI系统：立式管式炉+真空系统+质量混气系统+冷凝系统
主要结构特点
1、独特的管式炉立式设计，满足特殊的实验需求
该1200CVI系统由1200度高温管式炉，真空压强控制系统，多通道高精度数字质量流量控制系统，过压保护及冷凝等部分组成，可实现真空达0.1mbar混合气体化学气相沉积和扩散试验。
主要功能特点：
1、高真空系统由双级旋片真空泵和分子泵组成，最高真空可达0.0001Pa；
2、可配合压强控制仪控制气体压力实现负压的精准控制；
3、数字质量流量控制系统是由多路质量流量计，流量显示仪等组成，实现气体的流量的精密测量和控制；每条气体管路均配备高压逆止阀，保证系统的安全性和连续均匀性。
4、配备冷凝系统，便于气体产物的分离和收集
5、采用KF快速法兰密封，装卸方便快捷；管路采用世界顶级Swagelok卡套连接，不漏气；
6、超温、过压时，自动切断加热电源及流量计进气，使用安全可靠。
主要技术参数
| 设备名称 |
1200度小型管式CVI系统 |
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炉体结构 |
双层炉壳间配有风冷系统，有效保证外壳表面温 真空吸附成型的优质高纯氧化铝多晶纤维固化炉膛，保温性能好 加热元件采用高电阻合金丝，经久耐用，加热温度可达1200℃ |
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炉管 |
高纯石英管，高温下化学稳定性强，耐腐蚀，热膨胀系数极小；炉管尺寸：Φ80*/1000mm |
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法兰及支撑 |
SUS304不锈钢快速水冷法兰，长期水冷无腐蚀 一个卡箍就能完成法兰的连接，放、取物料方便快捷 刚玉支撑架，有效保证料件处于温区中心，并可调节的法兰支撑，平衡炉管 包含进气、出气、真空抽口针阀，KF密封圈及卡箍组合，4个密封硅胶圈等 |
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加热系统 |
加热元件：采用优质合金丝，经久耐用；加热区长度：300mm；恒温区长度：150mm 工作温度：≤1150℃；升温速率：≤10℃/min 电压：AC220V 50/60Hz；功率：4kW |
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温控系统 |
温度控制采用人工智能调节技术，具有PID调节、自整定功能30段升降温程序 测温元件：N型热电偶恒温精度：±1℃；超温、断偶故障警报及断电保护 |
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四路质量 混气系统 |
控制方式：高精度质量流量计通过数据接口连接电脑，配置软件实时人机交互界面； 四通道质量流量控制：可同时通入四种不同气体；内置不锈钢混气箱，每路气体管路均配有逆止阀；每路气体进气管路配有不锈钢针阀； 流量规格：0~30SLM 控制精度：±1.0％F.S |
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真空系统 |
采用四级隔膜泵，无极调速，实现负压的精准控制；极限真空度可达0.1mbar；可长时间连续工作，无须担心泵因过热保护而中止实验；采用电容式陶瓷隔膜真空规+控制器，操作简单方便； 配置气体尾气处理系统 |
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冷凝系统 |
采用低温恒温槽，温度可达-20℃ 内置不锈钢真空冷凝灌，采用KF接头，清理收集方便 槽内冷液可外引，冷却机外实验容器，也可在槽内直接进行低温、恒温实验 |
1600度小型管式CVI系统
1600度小型管式CVI系统：立式管式炉+真空系统+质量混气系统+冷凝系统
STR 1600小型ZCVI系统由SGL-1700度立式真空管式炉，G-Ⅳ混气系统，真空压强控制系统，尾气冷凝收集处理系统等组成。真空泵采抗腐蚀隔膜真空泵，真空度可达到7.5x10-1Torr；可实现多路混合气体化学气相沉积和扩散试验。
主要技术参数：
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STR-1600 真空管式炉 |
双层炉壳间配有风冷系统，有效保证外壳表面温 真空吸附成型的优质高纯氧化铝多晶纤维固化炉膛，保温性能好 加热元件采用U型硅钼棒，表面负荷高，大大提高了其使用寿命 |
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炉管 |
采用99氧化铝刚玉管，致密度高，经久耐用，不易断裂 尺寸：Φ80*/1000mm 刚玉支撑架，有效保证料件处于温区中心 |
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法兰及支撑 |
SUS304不锈钢快速水冷法兰，长期水冷无腐蚀 一个卡箍就能完成法兰的连接，放、取物料方便快捷 可调节的法兰支撑，平衡炉管的受力支撑 包含进气、出气、真空抽口针阀，KF密封圈及卡箍组合，4个密封硅胶圈等 |
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加热系统 |
加热元件：4根U型硅钼棒 加热区长度：280mm 恒温区长度：100mm 工作温度：≤1600℃ 升温速率：≤10℃/min AC220V，50/60Hz；额定功率6KW |
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温控系统 |
温度控制采用人工智能调节技术，具有PID调节、自整定功能 50段升降温程序 测温元件：B型双铂铑热电偶 恒温精度：±1℃ 超温、断偶故障警报及断电保护 |
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G-Ⅳ 混气系统 |
高精度质量流量计通过数据接口连接电脑，配置软件实时人机交互界面 四通道质量流量控制，可同时通入四种不同气体 内置不锈钢混气箱，每路气体管路均配有逆止阀 每路气体进气管路配有不锈钢针阀 流量规格：0~30SLM 控制精度：±1.0％F.S |
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真空系统 |
采用小型抗腐蚀隔膜真空泵，可用于腐蚀性气体和蒸汽介质 真空度可达7.5x10-1 Torr 可长时间连续工作，无须担心泵因过热保护而中止实验 可选配真空表，实现对真空及压力的调节控制 配置气体尾气处理系统 |
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冷凝系统 |
采用低温恒温槽，zui低温度可达-20℃ 内置不锈钢真空冷凝灌，采用KF接头，清理收集方便 槽内冷液可外引,冷却机外实验容器,也可在槽内直接进行低温、恒温实验 |
CVI 与 CVD 的核心区别
| 维度 | CVD（化学气相沉积） | CVI（化学气相渗透） |
|---|---|---|
| 目的 | 在工件外表面获得涂层 | 在多孔预制体“内部”沉积基体，实现致密化 |
| 质量传输 | 以外表面对流+表面反应为主 | 以孔隙内扩散+内表面反应为主 |
| 温度/压力 | 可高温高压，强调沉积速率 | 通常低温低压，强调“先内后外”均匀性 |
| 致密化梯度 | 易表面“结壳”，内部疏松 | 通过梯度控制降低密度梯度，但周期长 |
| 适用形状 | 薄片、简单外表面 | 厚壁、复杂形状、大型薄壁件 |
| 周期/成本 | 相对短，中等成本 |
数十到数百小时，成本高
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一句话总结：
CVD 是“表面涂层”思路；CVI 是“把涂层做进内部”的致密化思路，二者共享气相化学反应基础，但目标与控制策略不同。
化学气相渗透法的原理与 CVD 类似，但更强调气体在预制体内部孔隙的 “渗透 - 沉积” 过程，通过控制温度梯度和气体压力，让碳优先沉积在内部孔隙，避免表面过早封闭导致内部疏松。化学气相渗透法能使致密化更均匀，尤其适合厚壁或复杂结构预制体，但仍存在仍存在周期长、成本高的问题。
碳 - 碳复合材料的制备方法以CVD/CVI和液相浸渍 - 碳化为核心，前者适合高端高性能需求（如航天发动机部件），后者更适合批量生产（如刹车盘）。工艺的选择需权衡材料性能（密度、强度、耐高温性）、成本和生产效率，目前行业趋势是通过工艺组合（如 “CVI + 液相浸渍”）和自动化控制，缩短制备周期、降低成本，推动其向民用领域拓展。
