制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具及方法技术

本发明专利技术涉及一种制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具及方法，首先采用碳化硅纤维制备一种准一维纤维编织绳，采用该SiC纤维绳制备螺旋弹簧预制体；采用化学气相渗透法在预制体的SiC纤维表面制备BN界面层，然后采对螺旋弹簧预制体预致密化，在多轴数控机床上采用立方氮化硼或金刚石特种刀具螺旋弹簧叶片进行加工，最后制备防氧化涂层。有益效果是：结构简单、可设计性强、成型效率高、制备成本低等特点。本发明专利技术螺旋弹簧是近尺寸成型，成型精度高、毛坯材料去除量少；所制备的SiC/SiC螺旋丝直径0.5～5mm，弹簧螺旋丝材料抗剪切强度范围为200～500MPa；弹簧刚度系数为10～50N/mm。

Mould and Method for Preparing Ceramic Matrix Composite Spiral Spring of SiC Fiber

【技术实现步骤摘要】
制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具及方法
本专利技术属于螺旋弹簧制备方法，涉及一种制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具及方法。
技术介绍
随着高超飞行器的发展，飞行器防热系统承受的热量急剧增大。飞行器外部防热面板之间的高温密封对飞行器安全有着举足轻重的作用。弹簧是提供防热面板之间预应力的常用零件。目前传统金属类弹性材料耐温性能不会超过800℃，而且随着温度升高金属弹性元件刚度会急剧下降，严重影响装备服役安全；陶瓷基复合材料具有密度低、比刚度高、耐磨性能优异、使用温度高以及导热系数大、热膨胀系数小、抗氧化能力强、吸振性能好等优点。特别是在1200℃及以上环境中，陶瓷基复合材料模量随温度升高不会降低，是未来高性能飞行器高温密封弹簧的优质候选材料。此外，陶瓷基复合材料螺旋弹簧在航空发动机、汽车变速箱、发电机等方面也有重要的应用。中国专利技术专利(专利公告号CN102584307B)公开了一种C/SiC陶瓷基复合材料螺旋弹簧及其制备方法。该方法以体积分数为30～40％的碳纤维为增强相，弹簧表面沉积SiC涂层。合股后的碳纤维加入到树脂体系中浸渍、然后将浸渍后的预制件在模具上缠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具，其特征在于：模具本体(1)为圆管形结构，圆管形上设有螺旋形凹槽(3)，凹槽(3)内设有多个导气孔(2)；所述圆管外径与所制备螺旋弹簧直径相吻合，螺旋形凹槽(3)的尺寸与弹簧规格相吻合。

【技术特征摘要】
1.一种制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具，其特征在于：模具本体(1)为圆管形结构，圆管形上设有螺旋形凹槽(3)，凹槽(3)内设有多个导气孔(2)；所述圆管外径与所制备螺旋弹簧直径相吻合，螺旋形凹槽(3)的尺寸与弹簧规格相吻合。2.根据权利要求1所述制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具，其特征在于：所述导气孔2均匀分布于凹槽(3)内。3.根据权利要求1所述制备SiC纤维的陶瓷基复合材料螺旋弹簧的模具，其特征在于：所述模具本体(1)采用高强石墨材料。4.一种采用权利要求1或2所述模具制备SiC纤维的陶瓷基复合材料波形弹簧的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据弹簧规格，确定纤维绳直径以及SiC纤维束的数量，作为准一维纤维绳；步骤2：以螺旋弹簧尺寸规格为基准，采用耐高温石墨材料制成圆管，圆管上设有螺旋形凹槽，凹槽3内均匀多个导气孔；所述圆管外径与所制备螺旋弹簧直径相吻合，螺旋形凹槽的尺寸与弹簧规格相吻合；步骤3：将准一维纤维绳缠绕在高温模具的螺旋形凹槽中，固定，完成螺旋弹簧定型；步骤4：利用化学气相渗透法在螺旋弹簧预制体SiC纤维表面制备BN界面层；步骤5：采用化学气相渗透工艺对螺旋弹簧预制体预致密化，当螺旋弹簧的密度≥1.5g/cm3以后，通过聚合物浸渍裂解工艺对螺旋弹簧快速致密化；步骤6：当螺旋弹簧密度≥2.0g/cm3以后，在多轴数控机床上采用立方氮化硼或者金刚石刀具加工整体螺旋弹簧叶片，进给量保持0.3-0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘持栋，刘小冲，王东，董宁，孙肖坤，涂建勇，陈旭，何江怡，王义洪，王东英，郭宏强，成来飞，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61