气相渗透固结法制造技术

本发明专利技术涉及一种固结方法，包括以下步骤：将纤维预制件放置在成型工具的成型凹部中；向所述成型工具供应气相以在所述纤维预制件中获得沉积物；所述用于纤维预制件气相化学渗透的成型工具包括第一部分，所述第一部分的一个表面具有被第一边缘区域包围的第一成型区域；以及第二部分，所述第二部分的一个表面具有被第二边缘区域包围的第二成型区域，当所述第一边缘区域与所述第二边缘区域接触时，所述第一成型区域和所述第二成型区域限定具有给定形状的成型凹部，用于接收所述纤维预制件，其特征在于，至少一个气体注入口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，气体出口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，所述气体注入口和所述气体出口使所述成型凹部与所述成型工具的外部流体连通，而且所述第一部分和第二部分的外表面是不透气的。分和第二部分的外表面是不透气的。分和第二部分的外表面是不透气的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气相渗透固结法


[0001]本专利技术涉及复合材料部件的生产，更具体地，涉及通过气相化学渗透预制件来形成复合材料部件增强件的固结和/或致密化方法。

技术介绍

[0002]本专利技术的一个应用领域是生产热结构复合材料的复合材料部件，即具有使其能够构成结构部件的机械性能和在高温下保持这些性能的能力的复合材料。热结构复合材料的典型示例是具有由热解碳基质致密的碳纤维增强织构的碳/碳(C/C)复合材料和具有由陶瓷基质致密的耐火纤维(碳或陶瓷)增强织构的陶瓷基质复合材料(CMC)。
[0003]为生产C/C或CMC复合材料部件，一种众所周知的纤维预制件固结或致密化工艺是气相化学渗透(CVI)。将待固结或致密的纤维预制件放置在多孔成型工具中，工具本身放置在反应器或烘箱中，在那里加热。将含有构成基质的材料的一种或多种气体前体的反应性气体引入反应器。调节反应器中的温度和压力，以允许反应性气体通过成型器的穿孔在预制件的孔隙内扩散，并通过反应性气体的一种或多种组分的分解或通过形成基质前体的几种组分之间的反应形成构成基质的材料沉积物。通过这种方法，可以进一步将中间相材料与基质一起沉积。
[0004]然而，在某些情况下，这种固结或致密化技术会导致在纤维预制件的厚度方向上出现基质梯度沉积以及预制件表面上出现局部过厚或“突起”。事实上，在根据现有技术的成型器的穿孔位置处，织构没有被保持并且具有延伸到自由空间中的趋势。部件的表面状况因此受到不利影响。
[0005]此外，成型器通常被引入到比成型器本身大得多的致密化炉的反应室中，因此引入的气相的一部分可以通过致密化炉腔室而不通过成型器，因此对预制件的致密化没有贡献。结果是用户的经济损失，这种类型的方法需要更多的反应相注入。
[0006]此外，当反应性气相在与成型器中存在的预制件接触之前发生反应时，致密化炉的腔室和成型器的外表面也会发生不希望的沉积。从长远来看，这些沉积物会导致结垢并因此导致致密化炉和成型器的不希望的过早老化，从而导致引入清洁操作或缩短其可能的使用时间。
[0007]仍然存在对允许预制件成型并且与上述缺点无关的气相化学渗透成型方法的工业需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术通过提出一种包括以下步骤的固结方法来响应这种需求：
[0009]‑
将纤维预制件放置在成型工具的成型凹部中；
[0010]‑
向成型工具供应气相以在纤维预制件中获得沉积物，
[0011]所述用于纤维预制件气相化学渗透的成型工具包括第一部分，所述第一部分的一个表面具有被第一边缘区域包围的第一成型区域；以及第二部分，所述第二部分的一个表
面具有被第二边缘区域包围的第二成型区域，当所述第一边缘区域与所述第二边缘区域接触时，所述第一成型区域和所述第二成型区域限定具有给定形状的成型凹部，用于接收所述纤维预制件，其特征在于，至少一个气体注入口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，气体出口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，所述气体注入口和所述气体出口使所述成型凹部与所述成型工具的外部流体连通；其特征还在于，所述第一部分和第二部分的外表面是不透气的。
[0012]这种类型的方法有利地使用允许迫使气相在成型凹部中存在的预制件内通过的工具。在这种类型的成型工具中，气相可以通过气体注入口直接引入成型凹部，并且气相的反应性物质更容易根据需要在预制件中生成沉积物。因此与现有技术的成型器相比，沉积效率提高。此外，由于源自反应性气相的不期望物质(例如SiC或BN)的不期望沉积，从而减缓了成型器的老化，因为根据本专利技术的方法的成型器的成型区域的表面仅与气相接触，因此会产生不希望的固体沉积物。此外，翻新根据本专利技术的方法的成型器更容易，因为它只需要重新加工成型区域，而不需要像现有技术的成型器那样重新加工整个成型器。最后，反应性气相的供应直接在成型凹部中完成，因此最靠近预制件。与具有放置在致密化炉中的多穿孔壁的现有技术的成型器相比，沉积的动力学由此增加。
[0013]在用于根据本专利技术的方法的工具中，第一部分和第二部分的成型区域可以被成型为使得成型凹部在成型后具有所需部件的形状。
[0014]边缘区域可以像围绕成型区域的成型器的第一部分或第二部分的区域一样延伸。
[0015]在用于根据本专利技术的方法的工具中，通过使第一边缘区域的至少一部分与第二边缘区域接触而使第一部分和第二部分重新结合来获得成型凹部。
[0016]在本专利技术的一个实施方式中，成型工具包括设置在第一边缘区域中的气体注入口的至少一个第一部分，以及设置在第二边缘区域中的气体注入口的第二部分。因此，当使用于根据本专利技术的方法的工具的第一部分和第二部分的边缘区域接触时，注入口的第一部分和第二部分一起形成气体注入口，从而允许将成型凹部与工具的外部流体连通。
[0017]在本专利技术的一个实施方式中，成型工具包括设置在第一边缘区域中的气体出口的至少第一部分，以及设置在第二边缘区域中的气体出口的第二部分。因此，在用于根据本专利技术的方法的工具的第一部分和第二部分的边缘区域接触期间，气体出口的第一部分与第二部分一起形成气体出口，从而允许将成型凹部与工具的外部流体连通。
[0018]用于根据本专利技术的方法的工具可以具有多于一个的气体注入口。
[0019]用于根据本专利技术的方法的工具可以具有多于一个的气体出口。
[0020]在本专利技术的意义上，“流体连通”意味着气相，可能在压力下，可以从工具的外部到达由工具的成型区域限定的成型凹部。
[0021]当第一边缘区域和第二边缘区域不直接接触以形成成型凹部时，本专利技术的范围仍然没有偏离。
[0022]在一个实施方式中，成型工具可以包括位于第一边缘区域和第二边缘区域之间的垫圈。
[0023]这种垫圈可以有利地确保成型凹部仅通过气体注入口和出口与工具的外部流体连通。例如，这种类型的垫圈可以由可压缩的耐火材料如膨胀石墨组成，例如以商业名称或出售。
[0024]这种类型的垫圈允许确保气相通过包含在成型凹部中的整个预制件。在该实施方式中，与现有技术的成型器相比，在纤维预制件中沉积气相的效率增加。
[0025]在一个实施方式中，工具的第一部分和第二部分还具有能够将它们保持在一起的附接装置。
[0026]例如，这种附接装置可以是位于第一和第二边缘区域中为此目的而设置的凹部中的螺钉和螺母类型的夹紧构件。
[0027]在一个实施方式中，至少一个成型区域包括一个或多个气相流动释放部。例如，这种流动释放部可以是在成型区域中蚀刻的凹槽。
[0028]气相流动释放部有利地使气体在面向流动释放部的预制件的整个表面上渗透到成型凹部中存在的纤维预制件中。在气相包括对反应产物的沉积反应的耗尽和/或抑制现象敏感的前体的情况下，这种流动释放部是特别优选的。因此，流动释放部能够调节进入工具的气体和离开成型工具的气体之间的压力差。然后，流动释放部能够获得更均匀的沉积物。
[0029]这种对耗尽和/或抑制现象敏感的气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固结方法，包括以下步骤：
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将纤维预制件放置在成型工具(100)的成型凹部中；
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向所述成型工具供应气相以在所述纤维预制件中获得沉积物，用于纤维预制件气相化学渗透的所述成型工具包括第一部分(110)，所述第一部分的一个表面具有被第一边缘区域包围的第一成型区域；以及第二部分(120)，所述第二部分的一个表面具有被第二边缘区域(123)包围的第二成型区域(122)，当所述第一边缘区域与所述第二边缘区域接触时，所述第一成型区域和所述第二成型区域限定具有给定形状的成型凹部，用于接收所述纤维预制件，其特征在于，至少一个气体注入口(125)至少部分地存在于所述第一边边缘区域中或第二边缘区域中，气体出口(124)至少部分地存在于所述第一边边缘区域中或第二边缘区域中，所述气体注入口和所述气体出口使所述成型凹部与所述成型工具的外部流体连通，而且，所述第一部分和第二部分的外表面是不透气的。2.根据权利要求1所述的固结方法，其中，所述成型工具(100)包括设置在第一边缘区域中的气体注入口的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：赛峰集团陶瓷，
类型：发明
国别省市：