带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法技术

本发明专利技术涉及一种SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，具体涉及一种带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，其目的是解决现有SiC/SiC陶瓷复合叶身类构件存在出气孔加工难度较大，难以通过调整出气孔的尺寸实现叶身类构件透气降温的技术问题。该方法将SiC/SiC二维平纹布缠绕至叶身内模定型模具上，在叶身后端的出气孔端预制宽度为0.7mm缝隙，经界面层沉积、高温处理、碳化硅基体层沉积，达到一定密度后，加工成满足相应要求规格的叶身零件，再经过在保证叶身预留缝隙前提下，在叶身后端按一定尺寸铆接碳化硅销钉，再进行碳化硅基体层沉积，使得叶身构件最终达到满足要求的密度和性能要求，制造出满足设计使用要求的叶身构件。用要求的叶身构件。用要求的叶身构件。

【技术实现步骤摘要】
带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法


[0001]本专利技术涉及一种SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，具体涉及一种带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法。

技术介绍

[0002]SiC/SiC陶瓷复合材料叶身构件属于典型航空发动机高温热结构件，除需具有优异的防热性能外，还需具有较好的承载能力，随着发动机技术的不断发展，发动机对叶身构件的结构强度、刚度以及抗疲劳性能提出了更严苛的要求，故需要进一步探索SiC/SiC陶瓷复合材料耐受更高温度的工艺方法。但是，现有叶身类构件出气孔的加工难度较大，难以通过调整出气孔的尺寸实现叶身类构件的透气降温。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是解决现有SiC/SiC陶瓷复合叶身类构件存在出气孔加工难度较大，难以通过调整出气孔的尺寸实现叶身类构件透气降温的技术问题，提供一种带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术解决方案如下：
[0005]一种带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0006]1)原材料选用和叶身内外模定型模具加工
[0007]A)选用高强石墨，加工制造叶身内外模定型模具；
[0008]B)选用SiC/SiC二维平纹布；
[0009]2)定型
[0010]利用叶身内外模定型模具，采用二维叠层、原位缝制法，定型并缝制满足工艺要求的预制体，在预制体透气孔处预留缝隙；
[0011]3)氮化硼界面层制备
[0012]将预制体放入化学气相沉积炉内，按照预设的温度、压力、流量和时间在预制体纤维表面沉积一定厚度的氮化硼界面层；
[0013]4)碳化硅基体层制备
[0014]将已沉积氮化硼界面层的预制体在化学气相沉积炉内，按照预设的温度、压力、流量和时间，在表面沉积一定厚度的碳化硅基体层；
[0015]5)数铣
[0016]按照预先设定的加工数学模型及数控加工程序，对沉积了碳化硅基体层的预制体加工叶身外型尺寸；
[0017]6)扰流柱加工
[0018]清理预留的所述缝隙，在预制体叶身后缘加工扰流柱孔，并在扰流柱孔处铆接
SiC/SiC销钉作为扰流柱；
[0019]7)碳化硅基体沉积
[0020]将铆接完成的预制体再次放入化学气相沉积炉内，按照预设的温度、压力、流量和时间，在预制体表面沉积满足一定密度要求的碳化硅基体层，得到带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件。
[0021]进一步地，步骤2)中，所述的利用叶身内外模定型模具，采用二维叠层、原位缝制法，定型并缝制满足工艺要求的预制体，具体是指：
[0022]2.1)将SiC/SiC二维平纹布缠绕于叶身内模定型模具上；
[0023]2.2)使用碳化硅纤维对缠绕后的SiC/SiC二维平纹布进行缝制，使得SiC/SiC二维平纹布与叶身内模定型模具紧密贴合；
[0024]2.3)使用外模模具对缝制后的SiC/SiC二维平纹布进行固定，利用内外模具之间的间隙得到满足预定厚度的预制体。
[0025]进一步地，步骤3)中，所述预设的温度、压强、流量和时间具体为：
[0026]温度为200
‑
1000℃，压强为＜1500Pa，时间为24～100h；
[0027]流量为：稀释氩气流量0.2～1.5L/min、稀释氢气流量0.2～1.5L/min、氨气流量0.05～0.8L/min、三氯化硼流量0.01～0.8L/min。
[0028]进一步地，步骤4)中，所述预设的温度、压强、流量和时间具体为：
[0029]温度为500～1500℃，压强为＜3500Pa，时间为24～180h；
[0030]流量为：鼓泡氢气1～10L/min、稀释氢气0.1～10L/min、稀释氩气0.1～10L/min、甲基三氯硅烷5～70L/min。
[0031]进一步地，步骤7)中，所述预设的温度、压强、流量和时间具体为：
[0032]温度为500～1500℃，压强为＜3500Pa，时间为24～180h；
[0033]流量为：鼓泡氢气1～10L/min、稀释氢气0.1～10L/min、稀释氩气0.1～10L/min、甲基三氯硅烷5～70L/min。
[0034]进一步地，步骤6)中清理预留的所述缝隙，直至预留缝隙处平整，无凹凸点。
[0035]进一步地，步骤2)中，所述缝隙的宽度为0.7mm。
[0036]本专利技术相比现有技术具有的有益效果如下：
[0037]1、本专利技术提供的带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，将SiC/SiC二维平纹布缠绕至叶身内模定型模具上，在叶身后端的出气孔端预制宽度为0.7mm缝隙，经界面层沉积、高温处理、碳化硅基体层沉积，达到一定密度后，加工成满足相应要求规格的叶身零件，然后在保证叶身预留缝隙前提下，在叶身后端按一定尺寸铆接碳化硅销钉(即扰流柱)，之后再进行碳化硅基体层沉积，使得叶身构件最终达到密度和性能要求，制造出满足设计使用要求的叶身构件(零件)。本专利技术的方法，创新性地在叶身零件缝隙(劈缝)中增加了扰流柱，增大了冷空气在叶身内部的接触面积及延长了冷空气的留滞时间，大大提升了陶瓷基复合材料叶身类零件的透气降温性能，有效解决了叶身类零件出气孔加工难度大的问题，对提升SiC/SiC陶瓷复合材料叶身零件防热性能具有非常重要的意义和积极的作用。
[0038]2、本专利技术提供的带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，工艺稳定，质量可控；工艺性强，对预制体预留缝隙的要求不高；工艺适应性好，可满足
多种规格叶身类零件的生产。
附图说明
[0039]图1为本专利技术带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件的预定厚度的预制体的制备流程图，图中，A为叶身内模定型模具，B为SiC/SiC二维平纹布，C1为外模模具下半部，C2为外模模具上半部；
[0040]图2为本专利技术带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件的结构示意图；
[0041]图3为本专利技术带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件的侧视图；
[0042]图4为图3中扰流柱处的局部放大图；
[0043]附图标记说明：
[0044]1‑
叶身构件、2
‑
缝隙、3
‑
扰流柱。
具体实施方式
[0045]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步地说明。
[0046]一种带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，包括以下步骤：
[0047]1)原材料选用和叶身内外模定型模具加工
[0048]A)选用高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)原材料选用和叶身内外模定型模具加工A)选用高强石墨，加工制造叶身内外模定型模具；B)选用SiC/SiC二维平纹布；2)定型利用叶身内外模定型模具，采用二维叠层、原位缝制法，定型并缝制满足工艺要求的预制体，在预制体透气孔处预留缝隙；3)氮化硼界面层制备将预制体放入化学气相沉积炉内，按照预设的温度、压力、流量和时间在预制体纤维表面沉积一定厚度的氮化硼界面层；4)碳化硅基体层制备将已沉积氮化硼界面层的预制体在化学气相沉积炉内，按照预设的温度、压力、流量和时间，在表面沉积一定厚度的碳化硅基体层；5)数铣按照预先设定的加工数学模型及数控加工程序，对沉积了碳化硅基体层的预制体加工叶身外型尺寸；6)扰流柱加工清理预留的所述缝隙，在预制体叶身后缘加工扰流柱孔，并在扰流柱孔处铆接SiC/SiC销钉作为扰流柱；7)碳化硅基体沉积将铆接完成的预制体再次放入化学气相沉积炉内，按照预设的温度、压力、流量和时间，在预制体表面沉积满足一定密度要求的碳化硅基体层，得到带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件。2.根据权利要求1所述的带有微小扰流柱降温缝隙的SiC/SiC陶瓷复合叶身构件制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述的利用叶身内外模定型模具，采用二维叠层、原位缝制法，定型并缝制满足工艺要求的预制体，具体是指：2.1)将SiC/SiC二维平纹布缠绕于叶身内模定型模具上；2.2)使用碳化硅纤维对缠绕后的SiC/SiC二维平纹布进行缝制，使得SiC/SiC二维平纹布与叶身内模定型模具紧密贴合；2.3)使用外模模具对缝制后的SiC/SiC二维平纹布进行固定，利用内外模具之间的间...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海龙，张少博，康志杰，史思涛，马文科，陈静，姜伟光，王鹏，付志强，
申请(专利权)人：西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：