分段式碳纤维预成形件制造技术

本发明专利技术在一些示例中描述了一种技术，该技术包括以交错结构对准多个碳预成形件节段，其中，多个碳预成形件节段中的每个碳预成形件节段包括含有多个碳纤维或碳泡沫中的至少一个的碳本体以及包含硅颗粒的硅基混合物。该技术可以包括加热交错结构以使得硅颗粒与碳本体反应从而将多个碳预成形件节段结合在一起并形成陶瓷基复合材料部件。

Segmented carbon fiber preformed parts

In some examples, a technique is described in which a multi carbon preform segment is aligned with a staggered structure, in which each carbon preform segment in the segment of a plurality of carbon preforms includes a carbon body containing at least one carbon fiber or at least one of the carbon foams, and a silicon based mixture containing silicon particles. The technology can include a heating interlacing structure to make the silicon particles react with the carbon body so as to combine the segments of a plurality of carbon preforms and form a ceramic based composite component.

【技术实现步骤摘要】
分段式碳纤维预成形件
本专利技术涉及陶瓷基复合材料，诸如由陶瓷基复合材料制成的飞行器制动盘的制造。
技术介绍
陶瓷基复合材料是包括含有用碳纤维增强的碳的基体的复合材料。陶瓷基复合材料部件能够用于许多高温应用中。例如，航空航天工业使用陶瓷基复合材料部件作为用于商业和军用飞行器的摩擦材料，诸如，制动摩擦材料。一些复合材料部件（诸如用于航空航天工业的一些陶瓷基复合材料制动盘）可以由包括多层碳纤维的碳纤维预成形件制造，其可以使用例如化学气相沉积/化学气相渗透（CVD/CVI）、真空/压力渗透（VPI）或树脂转移模制（RTM）而密化以便用碳或碳前驱体材料渗透纤维预成形件。
技术实现思路
在一些示例中，本专利技术描述了用于形成陶瓷基复合材料部件的技术，该技术包括以交错结构对准多个碳预成形件节段，其中，多个碳预成形件节段中的每个碳预成形件节段包括碳本体和硅基混合物，碳本体包括多个碳纤维或碳泡沫中的至少一个，硅基混合物包括硅颗粒。该技术可以包括加热该交错结构以便使硅颗粒与碳本体反应从而将多个碳预成形件节段结合在一起并形成陶瓷基复合材料部件。在一些示例中，本专利技术描述了一种组件，该组件包括以交错结构对准的多个碳预成形件节段以使得直接相邻的碳预成形件节段彼此直接接触，其中，多个碳预成形件节段的每一个包括碳本体和硅基混合物，碳本体包括多个碳纤维或碳泡沫，硅基混合物包括沉积在碳本体上的硅颗粒。在一些示例中，本专利技术描述了一种陶瓷基复合材料部件，该陶瓷基复合材料部件包括限定了由碳化硅材料反应性地结合在一起的多个碳材料区域的复合材料本体，其中，多个碳材料区域包括多个碳纤维或碳泡沫，以及其中，多个碳材料区域以交错结构对准。在以下附图和说明书中阐述了本专利技术的一个或多个示例的细节。本专利技术的其他特征、目标和优点将从说明书和附图以及从权利要求中而明确。本专利技术包括以下方案：方案1.一种用于形成陶瓷基符合材料组件的方法，所述方法包括：以交错结构对准多个碳预成形件节段，其中，所述多个碳预成形件节段中的每个碳预成形件节段包括：碳本体，所述碳本体包括多个碳纤维或碳泡沫中的至少一个，以及硅基混合物，所述硅基混合物包括涂覆在所述碳本体上的硅颗粒；以及加热所述交错结构以便使所述硅颗粒与所述碳本体反应从而使所述多个碳预成形件节段结合在一起并且形成所述陶瓷基复合材料部件。方案2.根据方案1所述的方法，进一步包括：对于所述多个碳预成形件节段中的每个碳预成形件节段：形成所述碳本体；以及用所述硅基混合物涂覆所述碳本体。方案3．根据方案2所述的方法，其中，形成所述碳本体包括：针刺包括碳前驱体纤维的多个纤维层；碳化所述碳前驱体纤维以便形成所述多个碳纤维；以及密化所述碳本体。方案4．根据方案2所述的方法，其中，用所述硅基混合物涂覆所述碳本体包括下述内容中的至少一个：将所述碳本体浸没在所述硅基混合物中，在所述碳本体上喷涂所述硅基混合物，或者在所述碳本体上滑涂所述硅基混合物。方案5．根据方案4所述的方法，其中，所述硅基混合物包括：所述硅颗粒；载体流体；以及至少一种粘附促进剂。方案6．根据方案1所述的方法，进一步包括形成基本上无氧的环境，其中，加热所述交错结构以便使所述硅颗粒与所述碳本体反应包括在所述基本上无氧的环境中加热所述交错结构以便使所述硅颗粒与所述碳本体反应。方案7．根据方案6所述的方法，其中，形成所述基本上无氧的环境包括形成局部真空以便形成所述基本上无氧的环境。方案8．根据方案1所述的方法，其中，以交错结构对准多个碳预成形件节段进一步包括形成所述多个碳预成形件节段的多层结构。方案9．根据方案1所述的方法，进一步包括在加热所述交错结构的同时机械地压缩所述交错结构以便使所述硅颗粒与所述碳本体反应。方案10．根据方案1所述的方法，进一步包括将所述陶瓷基复合材料部件机加工成盘制动器的形状。方案11．一种组件，所述组件包括：多个碳预成形件节段，所述多个碳预成形件节段以多层交错结构对准以使得直接相邻的碳预成形件节段彼此直接接触，其中，所述多个碳预成形件节段的每一个包括：碳本体，所述碳本体包括多个碳纤维或碳泡沫；以及硅基混合物，所述硅基混合物包括沉积在所述碳本体上的硅颗粒。方案12．根据方案11所述的组件，其中，所述硅基混合物包括所述硅颗粒以及至少一种粘附促进剂。方案13．根据方案12所述的组件，其中，所述粘附促进剂包括选自由藻酸铵、琼脂、琼脂糖构成的组的至少一种成分。方案14．根据方案12所述的组件，其中，所述硅基混合物进一步包括载体流体和表面活性剂。方案15．根据方案11所述的组件，其中，所述交错设置包括所述多个碳预成形件节段的多层交错结构。方案16．根据方案11所述的组件，其中，所述多个碳预成形件节段的每一个限定相应的形状，其中，所述多个碳预成形件的所述相应形状选自由立方体、正方棱柱、矩形棱柱、五角棱柱和六角棱柱组成的组。方案17．根据方案11所述的组件，其中，所述多个碳预成形件节段的每一个包括限定了长度在约5mm和约20mm之间的至少一个表面。方案18．根据方案11所述的组件，进一步包括圆形夹具，所述圆形夹具环绕所述交错结构并且机械地压缩所述交错结构。方案19．一种陶瓷基复合材料部件，包括：复合材料本体，所述复合材料本体限定了由碳化硅材料反应性地结合在一起的多个碳材料区域，其中，所述多个碳材料区域包括多个碳纤维或碳泡沫，其中，所述多个碳材料区域以交错结构对准。方案20．根据方案19所述的陶瓷基复合材料部件，其中，所述多个碳材料区域和所述碳化硅材料形成砖块和灰浆结构，其中，所述多个碳材料区域相当于所述砖块结构，以及所述碳化硅材料相当于所述灰浆结构。附图说明图1是由多个单独的碳预成形件节段制成的示例陶瓷基复合材料部件的透视图。图2A和图2B是可以用于形成图1的碳复合材料的碳预成形件节段的示例单层结构的示意性顶视图（图2A）和横截面图（图2B），图2C是图示了碳本体的碳预成形件节段的放大图。图3A和图3B是可以用于形成图1的碳复合材料的碳预成形件节段的示例多层结构的示意性顶视图（图3A）和横截面图（图3B）。图4是可以用于形成图1的碳复合材料的碳预成形件节段的另一示例交错结构的示意性顶视图。图5是可以用于形成图1的碳复合材料的碳预成形件节段的另一示例交错结构的示意性顶视图。图6是图示了根据蒸气压力和温度变化的硅的示例沸点曲线的相变图。图7是图示了制造诸如图1的陶瓷基复合材料部件的陶瓷基复合材料部件的示例技术的流程图。具体实施方式本专利技术描述了利用多个碳预成形件节段/离散单元形成碳复合材料的技术，该多个碳预成形件节段/离散单元被共同地堆叠并被设置成所需形状并且反应性地结合在一起以便形成碳复合材料。所述碳预成形件节段的每一个可以包括与硅基混合物组合的碳泡沫或多个碳纤维。离散的碳预成形件节段可以具有均匀的或不同的大小以允许以以所需结构对准并堆叠从而形成所需形状（例如，盘制动器）。随后可以在可选的压缩之下加热堆叠结构以便引起硅基混合物的硅与碳泡沫或纤维的碳之间的反应性结合从而形成碳化硅（SiC），并且将各个碳预成形件节段结合在一起形成碳复合材料。在一些示例中，各个碳预成形件节段能够提供关于所得到的碳复合材料的物理架构的更大的控制程度以及可变性，例如包括，陶瓷基复合材料部件内的区域密度，诸如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成陶瓷基复合材料部件的方法，所述方法包括：以交错结构对准多个碳预成形件节段，其中，所述多个碳预成形件节段中的每个碳预成形件节段包括：碳本体，所述碳本体包括多个碳纤维或碳泡沫中的至少一个，以及硅基混合物，所述硅基混合物包括涂覆在所述碳本体上的硅颗粒；以及加热所述交错结构以便使所述硅颗粒与所述碳本体反应从而使所述多个碳预成形件节段结合在一起并且形成所述陶瓷基复合材料部件。

【技术特征摘要】
2016.10.24 US 15/3325981.一种用于形成陶瓷基复合材料部件的方法，所述方法包括：以交错结构对准多个碳预成形件节段，其中，所述多个碳预成形件节段中的每个碳预成形件节段包括：碳本体，所述碳本体包括多个碳纤维或碳泡沫中的至少一个，以及硅基混合物，所述硅基混合物包括涂覆在所述碳本体上的硅颗粒；以及加热所述交错结构以便使所述硅颗粒与所述碳本体反应从而使所述多个碳预成形件节段...

【专利技术属性】
技术研发人员：RG小拉泰克，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US