The invention relates to a self-healing ceramic chamber flame tube and its preparation method and application of combustion based composite materials, the preparation method comprises the following steps: the combustion chamber flame tube preform by chemical vapor deposition method using the preparation of SiC interface; precursor infiltration and pyrolysis of densification; repeated precursor impregnation pyrolysis to the silicon carbide substrate density is 1.6 ~ 1.8g/cm
【技术实现步骤摘要】
自愈合陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒及其制备方法与应用
本专利技术涉及航空用结构材料
,具体涉及一种自愈合陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒及其制备方法与应用。
技术介绍
燃烧室是航空发动机的核心部件之一,其主要功能是将燃料的化学能经过燃烧转变为热能,以提高燃气在涡轮和喷管中膨胀的能力。在燃烧室的结构组成中,火焰筒是组织燃烧的场所,是保证空气分股、燃烧充分、掺混均匀并使壁面得到有效冷却的关键部件。燃烧室的可靠性、经济性和寿命在很大程度上取决于火焰筒的可靠性和有效程度,因此研制高性能长寿命的燃烧室火焰筒对于提高发动机性能起着至关重要的作用。燃烧室火焰筒在发动机部件中属于高温部件,长期处于的环境温度在1300℃以上,现有高温合金涡轮部件的使用温度和服役性能已接近极限,因此常常对高温部件采取气冷以及热障涂层等防护措施。但是,冷气的应用不仅会降低发动机燃烧效率;还会使部件结构复杂化,增加设计和加工难度。高性能航空发动机追求不断提升涡轮前温度,推重比为12-15时,涡轮前进口温度高达1800℃以上,现有高温合金涡轮部件的使用温度和服役性能已接近极限,即使采取冷却技术和热障涂层技术,也难以满足下一代航空发动机的设计要求。采用耐高温陶瓷基复合材料制备燃烧室火焰筒是一项先进技术,陶瓷基复合材料具有耐高温、密度低、耐腐蚀和抗氧化等特点,能够满足热端部件在更高温度环境下使用,不仅有益于大幅减重,还可节约冷气甚至无需冷却,从而提高总压比(OverallPressureRatios,OPR),实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度300~500℃,结构减重50%~70%,势必成为高 ...
【技术保护点】
一种复合材料燃烧室火焰筒的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:将燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备SiC界面;其中,所述化学气相沉积法的反应气为三氯甲基硅烷;S2:以聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液为先驱体溶液,将所述步骤S1得到的产物采用先驱体浸渍裂解法进行致密化;重复采用所述先驱体浸渍裂解法至得到的碳化硅基体的密度为1.6~1.8g/cm
【技术特征摘要】
1.一种复合材料燃烧室火焰筒的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:将燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备SiC界面;其中,所述化学气相沉积法的反应气为三氯甲基硅烷;S2:以聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液为先驱体溶液,将所述步骤S1得到的产物采用先驱体浸渍裂解法进行致密化;重复采用所述先驱体浸渍裂解法至得到的碳化硅基体的密度为1.6~1.8g/cm3;S3:在所述碳化硅基体的表面采用化学气相渗积法制备SiC基体层和BCx基体层,得到密度为2.0~2.5g/cm3的碳硼硅自愈合基体;其中,以三氯甲基硅烷为沉积气制备所述SiC基体层,以三氯化硼和甲烷为沉积气制备所述BCx基体层;S4:将所述碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行1~3h改性处理,得到复合材料燃烧室火焰筒。2.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中,所述化学气相沉积法具体为:以三氯甲基硅烷为反应气,氢气为载气,氩气为稀释气,沉积温度为1100~1230℃,压强为1~5kPa,沉积时间为5~15h;其中,所述氢气与所述三氯甲基硅烷的体积比为1:8~1:12。3.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法,其特征在于:所述步骤S2中,所述先驱体浸渍裂解法包括:在真空条件下,将所述步骤S1得到的产物浸渍于聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中4~6h,然后100~140℃干燥;将所述干燥后的产品在氮气或氩气中于800~1200℃裂解3~6h;重复所述先驱体浸渍裂解法的步骤,至得到的碳化硅基体的密度为1.6~1.8g/cm3;其中,所述聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为20%~50%。4.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法,其特征在于:所述步骤S3中,所述SiC基体层的制备方法具体为:以三氯甲基硅烷为沉积气,氢气为载气,氩气为稀释气,沉积温度为800~1100℃,沉积时间为10~30h,压强为1kPa;其中,所述氢气的流...
【专利技术属性】
技术研发人员:罗瑞盈,王天颖,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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