本发明专利技术是陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具及制造方法，属于陶瓷基复合材料领域。主要由上模、中间框、定位滑块、芯模一、芯模二、下模等组成；本发明专利技术采用上述模具通过纤维编织、纤维界面层沉积、预浸料制备、芯模一预浸料铺贴、芯模二预浸料铺贴、芯模一和芯模二合并后整体预浸料铺贴、合模热压成型、高温碳化熔渗，制备陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身；该制造方法简单、铺层时间短、效率高，可极大地提高带多个冷却腔的叶身的制造效率。提高带多个冷却腔的叶身的制造效率。提高带多个冷却腔的叶身的制造效率。
【技术实现步骤摘要】
陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具及制造方法
[0001]本专利技术是陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具及制造方法，属于陶瓷基复合材料领域。
技术介绍
[0002]随着先进航空发动机向着高推重比、节能和长寿命的方向发展，涡轮导向叶片需要承受更高温度、更苛刻的服役环境，而现有的高温合金导向叶片基本已经达到其使用温度的极限。碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料由于具有密度低、耐高温、抗氧化、抗腐蚀等一系列的优点，已经成为目前先进航空发动机理想的高温部件候选材料。但是目前国内对于陶瓷基复合材料导向叶片的成型方法相对缺乏，导致其成型工艺过程中存在一系列技术难点，严重制约了陶瓷基复合材料导向叶片的工程化应用。因此，急需寻求一种航空发动机陶瓷基复合材料导向叶片成型制造方法，有效的缩短国内外研究差距，促进国内陶瓷基复合材料涡轮导向叶片成型技术提升和工程化应用进程。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于解决上述问题和不足，提供一种航空发动机陶瓷基复合材料导向叶片叶身成型模具及制造方法，该陶瓷基复合材料导向叶片叶身成型模具具有设计简明、结构简单、使用方便等优点，该陶瓷基复合材料导向叶片叶身制造方法具有操作方便、周期短、成本低等优点。
[0004]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，包括上模1、中模2、芯模一3、芯模二4、下模5；中模2装在下模5上，芯模一3、芯模二4分别安装在中模2中两侧滑块22的对应芯模定位槽221内，上模1装在中模2上，所述上模1、中模2、芯模一3、芯模二4、下模5中需要与热压产品接触面采用与陶瓷基复合材料产品数模相一致型面。
[0006]所述中模2还包括中间框21、滑块22以及与滑块22配合的滑块轨道24；滑块22沿滑块轨道24装入中间框21内。
[0007]芯模定位槽221的形状结构与芯模一3、芯模二4端头形状一致，深度为4～10mm。
[0008]所述的上模1、中模2、下模5的厚度为10～30mm。
[0009]所述中间框21与滑块22之间的滑块轨道24有10
°
～30
°
的角度。
[0010]所述上模1、中模2、芯模一3、芯模二4、下模5均为P20或H13的模具专用钢制成。
[0011]陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身制备方法，采用上述的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具制备陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身的方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一、分别依据成型模具中芯模一3、芯模二4以及叶身产品外型面裁剪二维编织碳化硅纤维预浸料；
[0013]步骤二、将对应的裁剪好的二维编织碳化硅纤维预浸料分别铺贴在芯模一3和芯模二4的表面，然后将芯模一3和芯模二4组合后装入滑块22中对应芯模定位槽221内进行装
配；将叶身产品外型面对应的裁剪好的预浸料铺贴在组合好的芯模一3和芯模二4的表面；
[0014]步骤三、将铺贴完纤维预浸料的芯模一3、芯模二4和滑块22放置于叶身成型模具中合模加热，热压成型温度为130～450℃，成型压力为0.5～10MPa，保压时间为3～10h，得到叶身预制体；
[0015]步骤四、将步骤三得到的叶身预制体放入高温炉中进行碳化，加热温度为600～1200℃，保温时间为2～10h，得到叶身多孔体；
[0016]步骤五、将步骤四中制备的叶身多孔体放入高温惰性气氛炉内，采用硅粉或硅合金粉进行高温熔融渗硅，熔渗温度为1400～1650℃，得到陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身。
[0017]所述二维编织碳化硅纤维预浸料是将碳化硅粉体、酚醛树脂、石墨粉加入乙醇中混合均匀，球磨10～12小时后，得到料浆，将料浆均匀的刷涂在带界面层的二维碳化硅纤维布上，室温干燥3～12h，得到二维编织碳化硅纤维预浸料；所述的碳化硅粉体：酚醛树脂：石墨粉：乙醇的质量比为1∶1～3∶0.5～2∶5～10。
[0018]所述界面层为热解碳PyC、氮化硼BN或碳化硅SiC中的单一界面层或几种的复合界面层，界面层厚度为0.1～5μm。
[0019]所述二维碳化硅纤维布二维碳化硅纤维布为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物中的一种。
[0020]本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供一种陶瓷基复合材料导向叶片成型模具，模具一次动作可实现具有多冷却腔结构的陶瓷基复合材料导向叶片的成型。通过在滑块上开设出芯模定位槽，可以在合模后保证叶身冷却腔结构尺寸，可实现叶身中间隔板的直接成型，提高叶身结构的整体性，避免了后期加工带来的损伤。另外，中间框与滑块之间的倾斜的滑块轨道，在合模过程中使得滑块向中间移动，可以给产品提供水平方向的挤压力，有效的避免了模具在合模过程中单一方向施加载荷的弊端，大大提高产品的成型质量。此外，该模具本身结构简单，分块较少，可以有效降低开模过程对热压产品的损伤，减少了产品开裂、掉块的风险。
[0021](2)本专利技术提供了一种以碳化硅纤维二维布为原料制备陶瓷基复合材料导向叶片叶身的成型方法，通过预浸料
‑
熔渗工艺可以一次完成带多个冷却腔的叶身整体的整体成型。采用该成型方法可以兼顾实现叶身外型面纤维的连续完整性以及中间隔板与叶身间纤维的连续性，有效提高叶身的整体强度，降低开裂以及漏气的风险。此外，该方法工艺简单，操作方便、周期较短，极利于未来陶瓷基导向叶片的工程化应用。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具的结构示意图。
[0023]图2为本专利技术中中模的结构示意图及剖视图。
[0024]图3为本专利技术中芯模一表面预浸料铺贴结构示意图及剖视图。
[0025]图4为本专利技术中芯模二表面预浸料铺贴结构示意图及剖视图。
[0026]图5为本专利技术中陶瓷基复合材料导向叶片叶身实物图。
具体实施方式
[0027]下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]如图1、图2所示，陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，包括上模1、中模2、芯模一3、芯模二4、下模5；中模2包括中间框21、滑块22以及与滑块22配合的滑块轨道24；滑块22沿滑块轨道24装入中间框21内。所述中间框21与滑块22之间的滑块轨道24有10
°
～30
°
的角度。
[0029]中模2装在下模5上，芯模一3、芯模二4分别安装在中模2中两侧滑块22的对应芯模定位槽221内，芯模定位槽221的形状结构与芯模一3、芯模二4端头形状一致，深度为4～10mm。上模1装在中模2上，所述上模1、中模2、芯模一3、芯模二4、下模5中需要与热压产品接触面采用与陶瓷基复合材料产品数模相一致型面。
[0030]上模1、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，其特征在于：包括上模(1)、中模(2)、芯模一(3)、芯模二(4)、下模(5)；中模(2)装在下模(5)上，芯模一(3)、芯模二(4)分别安装在中模(2)中两侧滑块(22)的对应芯模定位槽(221)内，上模(1)装在中模(2)上，所述上模(1)、中模(2)、芯模一(3)、芯模二(4)、下模(5)中需要与热压产品接触面采用与陶瓷基复合材料产品数模相一致型面。2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，其特征在于：所述中模(2)还包括中间框(21)、滑块(22)以及与滑块(22)配合的滑块轨道(24)；滑块(22)沿滑块轨道(24)装入中间框(21)内。3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，其特征在于：芯模定位槽(221)的形状结构与芯模一(3)、芯模二(4)端头形状一致，深度为4～10mm。4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，其特征在于：且所述的上模(1)、中模(2)、下模(5)的厚度为10～30mm。5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，其特征在于：所述中间框(21)与滑块(22)之间的滑块轨道(24)有10
°
～30
°
的角度。6.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具，其特征在于：所述上模(1)、中模(2)、芯模一(3)、芯模二(4)、下模(5)均为P20或H13的模具专用钢制成。7.陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身制备方法，其特征在于：采用权利要求1
‑
6任意一项所述的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身成型模具制备陶瓷基复合材料涡轮导向叶片叶身的方法，包括以下步骤：步骤一、分别依据成型模具中芯模...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙世杰，焦春荣，焦健，姜卓钰，杨金华，杨瑞，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。