一种航空发动机陶瓷基密封片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及航空发动机零部件制造技术领域，具体涉及一种航空发动机陶瓷基密封片及其制备方法，以碳化硅纤维为原料，采用三维四步法编制密封片的预制体，在850‑950℃下热处理1.5‑3h，采用化学气相沉积法在预制体的表面沉积热解碳界面层，循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体，处理至预制体的密度不小于1.9g/cm

An aircraft engine mounting base ceramic and preparation method thereof

The present invention relates to the technical field of aviation engine parts manufacturing, particularly relates to a ceramic sealing sheet of aero engine and its preparation method, using silicon carbide fiber as raw material, using four step 3D preform preparation of sealing sheet, heat treatment at 850 DEG C 950 1.5 3h, using chemical vapor deposition on the surface of pyrolytic deposition the interface layer carbon preform, repeated treatment by precursor impregnation, pyrolysis process, and the density of the preform is not less than 1.9g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机陶瓷基密封片及其制备方法
本专利技术涉及航空发动机零部件制造
，具体涉及一种航空发动机陶瓷基密封片及其制备方法。
技术介绍
航空发动机密封片处于高温、高压气流中，同时受液压作动筒收、放机械力和内通道气流气动力作用，因此，对航空发动机密封片的性能要求非常苛刻。中国专利公开号CN102921770A公开了一种K24铸造合金材料密封片和调节片变形修复工艺方法，采用稳定热处理方法修复变形；具体的稳定热处理工艺规程如下：升温到1160±10℃，保持2-4小时，炉中冷却到750℃；要求在氩气环境下进行稳定热处理。该专利技术可以将零件变形量缩小70％以上，但是制备工艺采用高温合金铸造，易产生变形，裂纹、过热、烧蚀、断裂、接触表面磨损等故障。而另一方面，陶瓷基复合材料具有比重小、比强度大、耐高温、耐磨损、抗氧化性能好等特点。在航天领域，陶瓷基复合材料广泛应用，但在航空发动机领域应用较少，现有技术中将陶瓷基复合材料应用于航空发动机上可显著降低发动机重量，减少油耗。国外M88发动机采用碳纤维增强碳化硅基体复合材料制备密封片，然后在长时工作中，却暴露出抗氧化性不足等缺点。因此，为解决上述陶瓷基复合材料应用于航空发动机的问题，本专利技术提供一种开发高性能抗氧化长寿命的陶瓷基复合材料密封片及其制备方法，以弥补现有技术中的不足，同时满足航空发动机使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航空发动机陶瓷基密封片及其制备方法，以陶瓷基复合材料为原料，通过三维四步法编制而成，显著提高了制得的航空发动机陶瓷基密封片的致密度和弯曲强度，同时减重40%以上，满足航空发动机的使用要求。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种航空发动机陶瓷基密封片的制备方法，包括以下步骤：S1.以碳化硅纤维为原料，采用三维四步法编制密封片的预制体；S2.将预制体装入密封片模具中，在850-950℃下热处理1.5-3h；S3.采用化学气相沉积法在预制体的表面沉积热解碳界面层；所述化学气相沉积法的沉积温度为970-990℃，沉积压力为0.3-1.3kPa，沉积时间为20-30h，同时，采用质量流量比为10:1的天然气和丙烷为前驱气体，天然气和丙烷的压力均为0.1MPa；S4.循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体，处理至预制体的密度不小于1.9g/cm3，得到碳化硅基体；所述浸渍工艺为：将预制体在真空压力50Pa以下，加入聚碳硅烷浸渍液，然后加压至0.3-0.7MPa，浸渍8-12h，干燥；所述裂解工艺为：将预制体置于高温真空炉中，以200℃/h的升温速度升温至550℃，然后保温0.5-1h，再以1100℃/h的升温速度升温至1100℃，保温1-1.5h，冷却至室温；S5.将碳化硅基体按装配尺寸要求做机械加工，得到航空发动机陶瓷基密封片。进一步地，所述步骤S2中热处理是在高温真空炉中进行。进一步地，所述步骤S4中循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体的循环重复次数为12-15次。进一步地，前三次循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体时，采用质量分数为20%的聚碳硅烷；最后三次循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体时，采用质量分数为50%的聚碳硅烷；余下的循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体中，采用质量分数为40%的聚碳硅烷。进一步地，所述浸渍工艺中，干燥的具体操作为自然晾干0.5-2h，然后在50-70℃下烘干8-12h。进一步地，所述步骤S2中将预制体装入密封片模具的具体操作为：将预制体平放于下模板上，然后将中模板与上模板装配好并放置于预制体上，通过定位销和限位套将预制体在模具中定位，最后通过螺母、螺栓锁紧，装配完后将装有预制体的整个模具放入高温真空炉。一种航空发动机陶瓷基密封片，由上述方法制备而成。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的航空发动机陶瓷基密封片采用陶瓷基复合材料制备的而成，比原金属密封片减重40%以上；2.本专利技术的制备方法采用三维四步法的编织方式，以及循环浸渍、裂解工艺，显著提高了陶瓷基复合材料性能，使致密度90%以上，弯曲强度达到721MPa；3.本专利技术的航空发动机陶瓷基密封片相比于碳纤维/碳化硅密封片，抗氧化性提高20%；4.本专利技术的制备方法简单，制得的航空发动机陶瓷基密封片寿命可达到350小时以上，满足航空发动机使用要求。附图说明图1为本专利技术密封片模具的结构图；图2为本专利技术密封片模具的剖视图；图3为本专利技术密封片模具的立体图；图中，1为上模板，2为中模板，3为下模板，4为定位销，5为螺母，6为螺栓，7为限位套，8为预制体。具体实施方式下面结合实施例进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。实施例1一种航空发动机陶瓷基密封片的制备方法，包括以下步骤：S1.以碳化硅纤维为原料，采用三维四步法编制密封片的预制体；S2.将预制体8平放于下模板3上，然后将中模板2与上模板1装配好并放置于预制体8上，通过定位销4和限位套7将预制体8在模具中定位，最后通过螺母5、螺栓6锁紧。装配完后将装有预制体8的整个模具放入高温真空炉，在850℃下热处理3h；S3.采用化学气相沉积法在预制体的表面沉积热解碳界面层；所述化学气相沉积法的沉积温度为970℃，沉积压力为1.3kPa，沉积时间为25h，同时，采用质量流量比为10:1的天然气和丙烷为前驱气体，天然气和丙烷的压力均为0.1MPa；S4.循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体，循环重复次数为12次，处理至预制体的密度不小于1.9g/cm3，得到碳化硅基体；所述浸渍工艺为：将预制体在真空压力50Pa以下，加入聚碳硅烷浸渍液，然后加压至0.3MPa，浸渍12h，自然晾干2h，然后在50℃下烘干12h；所述裂解工艺为：将预制体置于高温真空炉中，以200℃/h的升温速度升温至550℃，然后保温1h，再以1100℃/h的升温速度升温至1100℃，保温1h，冷却至室温；前三次循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体时，采用质量分数为20%的聚碳硅烷；最后三次循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体时，采用质量分数为50%的聚碳硅烷；余下的循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体中，采用质量分数为40%的聚碳硅烷。S5.将碳化硅基体按装配尺寸要求做机械加工，得到航空发动机陶瓷基密封片。实施例2一种航空发动机陶瓷基密封片的制备方法，包括以下步骤：S1.以碳化硅纤维为原料，采用三维四步法编制密封片的预制体；S2.将预制体8平放于下模板3上，然后将中模板2与上模板1装配好并放置于预制体8上，通过定位销4和限位套7将预制体8在模具中定位，最后通过螺母5、螺栓6锁紧。装配完后将装有预制体8的整个模具放入高温真空炉，在950℃下热处理1.5h；S3.采用化学气相沉积法在预制体的表面沉积热解碳界面层；所述化学气相沉积法的沉积温度为990℃，沉积压力为0.3kPa，沉积时间为30h，同时，采用质量流量比为10:1的天然气和丙烷为前驱气体，天然气和丙烷的压力均为0.1MPa；S4.循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体，循环重复次数为15次，处理至预制体的密度不小于1.9g/cm3，得到碳化硅基体；所述浸渍工艺为：将预制体在真空压力50Pa以下，加入聚碳硅烷浸渍液，然后加压至0.7MPa，浸渍8h，自然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机陶瓷基密封片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.以碳化硅纤维为原料，采用三维四步法编制密封片的预制体；S2.将预制体装入密封片模具中，在850‑950℃下热处理1.5‑3h；S3.采用化学气相沉积法在预制体的表面沉积热解碳界面层；所述化学气相沉积法的沉积温度为970‑990℃，沉积压力为0.3‑1.3kPa，沉积时间为20‑30h，同时，采用质量流量比为10:1的天然气和丙烷为前驱气体，天然气和丙烷的压力均为0.1MPa；S4.循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体，处理至预制体的密度不小于1.9g/cm

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机陶瓷基密封片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.以碳化硅纤维为原料，采用三维四步法编制密封片的预制体；S2.将预制体装入密封片模具中，在850-950℃下热处理1.5-3h；S3.采用化学气相沉积法在预制体的表面沉积热解碳界面层；所述化学气相沉积法的沉积温度为970-990℃，沉积压力为0.3-1.3kPa，沉积时间为20-30h，同时，采用质量流量比为10:1的天然气和丙烷为前驱气体，天然气和丙烷的压力均为0.1MPa；S4.循环重复采用浸渍、裂解工艺处理预制体，处理至预制体的密度不小于1.9g/cm3，得到碳化硅基体；所述浸渍工艺为：将预制体在真空压力50Pa以下，加入聚碳硅烷浸渍液，然后加压至0.3-0.7MPa，浸渍8-12h，干燥；所述裂解工艺为：将预制体置于高温真空炉中，以200℃/h的升温速度升温至550℃，然后保温0.5-1h，再以1100℃/h的升温速度升温至1100℃，保温1-1.5h，冷却至室温；S5.将碳化硅基体做机械加工，得到航空发动机陶瓷基密封片。2.根据权利要求1所述的一种航空发动机陶瓷基密封片的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中热处理是在高温真空炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铀，刘俊伶，徐春，叶勇松，张良成，郭双全，彭中亚，黄璇璇，姚改成，
申请(专利权)人：中国人民解放军第五七一九工厂，
类型：发明
国别省市：四川,51