一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具和控形模具制造技术

本发明专利技术属于复合材料构件制造技术领域，提供一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具和控形模具，实现变截面Z形梁构件的一体化制备。一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具，包括：上模(1)、下模(2)，上模(1)下表面与变截面Z形梁上表面型面一致，下模(2)上表面与变截面Z形梁下表面型面一致，上模(1)、下模(2)扣合后内部形成截面Z形梁形状的空腔，在上模(1)和下模(2)的型面中央区域处开有浸渍流道孔(5)。本发明专利技术采用定形石墨模具实现变截面Z形梁构件的整体成型和初步致密化。采用控形石墨模具实现了SiC/SiC变截面Z形梁构件加工、致密化和涂层一体化精密制造。化和涂层一体化精密制造。化和涂层一体化精密制造。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具和控形模具


[0001]本专利技术属于复合材料构件制造
，具体涉及一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具和控形模具。

技术介绍

[0002]热防护系统是空天飞行器的关键技术之一，“防热
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结构一体化”是未来热防护结构的发展方向，连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料因其耐高温、密度低、抗氧化烧蚀等一系列优异性能，已成为我国新一代空天飞行器防热的首选。
[0003]梁结构是空天飞行器热结构部件中常用的结构单元之一，SiC/SiC复合材料梁结构的设计、成形与制造是构件应用考核评价的基础。我国相关单位已开展C/SiC、SiC/SiC复合材料梁结构的制备技术研究，主要针对T形梁、欧米茄梁、L形梁以及工形梁构件，针对SiC/SiC复合材料变截面Z形梁制备技术未见报道。SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的设计、成形与致密化控形等技术是拓展SiC/SiC复合材料在空天飞行器热端部件领域应用必须解决的一系列关键技术问题。
[0004]国内相关单位主要针对T形梁、欧米茄梁、L形梁以及工形梁构件开展连续纤维增强陶瓷基复合材料构件相关研究，对变截面Z形梁构件的设计、成形与致密化控形尚属空白。

技术实现思路

[0005]专利技术目的
[0006]本专利技术提供一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具和控形模具，实现变截面Z形梁构件的一体化制备。
[0007]技术方案
[0008]一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具，包括：
[0009]上模1、下模2，
[0010]上模1下表面与变截面Z形梁上表面型面一致，下模2上表面与变截面Z形梁下表面型面一致，上模1、下模2扣合后内部形成截面Z形梁形状的空腔，在上模1和下模2的型面中央区域处开有浸渍流道孔5。
[0011]在上模和下模的型面上沿边缘设有石墨定位销钉用通孔3和紧锁螺母用通孔4。
[0012]浸渍流道孔5开孔大小直径3
‑
5mm，孔间距10
‑
20mm。
[0013]浸渍流道孔5开孔位置对应变截面Z形梁型面和棱处。
[0014]一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的控形模具，包括：
[0015]上模具6、下模具7，
[0016]上模具6下表面与变截面Z形梁上表面型面一致，下模具7上表面与变截面Z形梁下表面型面一致，上模具6、下模具7扣合后内部形成截面Z形梁形状的空腔，在上模具6和下模具7的型面中央区域处不开孔。
[0017]在上模具和下模具的型面上沿边缘设有石墨定位销用通孔8和C/C锁紧螺栓、螺母用通孔9。
[0018]上模具6、下模具7的长、宽和厚度方向的加工尺寸为净尺寸负误差0.2mm。
[0019]有益效果
[0020](1)采用定形石墨模具实现变截面Z形梁构件的整体成型和初步致密化。采用控形石墨模具实现了SiC/SiC变截面Z形梁构件加工、致密化和涂层一体化精密制造。
[0021](2)本专利技术制得的SiC/SiC复合材料变截面Z形梁构件较好地满足了临近空间飞行器热端构件对连续纤维增强陶瓷基复合材料变截面Z形梁构件的需求，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具结构示意图。
[0023]图2为本专利技术一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的控形模具结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0025]一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具，如图1所示，包括：
[0026]上模1、下模2，上模1下表面与变截面Z形梁上表面型面一致，下模2上表面与变截面Z形梁下表面型面一致，上模1、下模2扣合后内部形成截面Z形梁形状的空腔。
[0027]在上模1和下模2的型面上设有石墨定位销钉用通孔3和紧锁螺母用通孔4，以防止因模压过程中造成的相对滑动以及裂解过程中因热膨胀导致的构件变形。优选地，纤维预制体定形模压压力2
‑
5MPa，时间0.5
‑
2小时；优选地，在上模1和下模2的型面中央区域处开有浸渍流道孔5，开孔大小直径3
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5mm，孔间距10
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20mm，开孔位置对应变截面Z形梁型面和棱处，以确保浸渍液均匀浸渍到纤维预制体内部，避免致密化死角。
[0028]一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的控形模具，如图2所示，包括：
[0029]上模具6、下模具7，
[0030]上模具6下表面与变截面Z形梁上表面型面一致，下模具7上表面与变截面Z形梁下表面型面一致，上模具6、下模具7扣合后内部形成截面Z形梁形状的空腔，在上模具6和下模具7的型面中央区域处不开孔。
[0031]在上模具和下模具的型面上沿边缘设有石墨定位销用通孔8和C/C锁紧螺栓、螺母用通孔9。
[0032]上模具和下模具主要用于脱模后SiC/SiC复合材料变截面Z型梁的打磨与加工，实现SiC/SiC复合材料变曲率加筋构件的近净尺寸加工，同时用于SiC/SiC复合材料变截面Z型梁构件后期致密化过程中的控形，避免裂解过程中因SiC/SiC复合材料变截面Z形梁因热传导不均匀而导致的局部变形；优选地进行近净尺寸加工时，近净尺寸构件的长、宽和厚度方向的尺寸为净尺寸负误差0.2mm，为后续CVD SiC涂层留有尺寸余量，实现SiC/SiC复合材料变曲率加筋构件的精密化制造。上模具6、下模具7的长、宽和厚度方向的加工尺寸为净尺寸负误差0.2mm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具，其特征在于，包括：上模(1)、下模(2)，上模(1)下表面与变截面Z形梁上表面型面一致，下模(2)上表面与变截面Z形梁下表面型面一致，上模(1)、下模(2)扣合后内部形成截面Z形梁形状的空腔，在上模(1)和下模(2)的型面中央区域处开有浸渍流道孔(5)；在上模和下模的型面上沿边缘设有石墨定位销钉用通孔(3)和紧锁螺母用通孔(4)；定形模具用于变截面Z形梁构件的整体成型和初步致密化。2.如权利要求1所述的一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具，其特征在于，浸渍流道孔(5)开孔大小直径3
‑
5mm，孔间距10
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20mm。3.如权利要求1所述的一种SiC/SiC复合材料变截面Z形梁的定形模具，其特征在于，浸渍流道孔(5)开孔位置对应变截面Z形梁型面和棱处。4.一种SiC...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘善华，邱海鹏，刘时剑，王岭，谢巍杰，陈明伟，梁艳媛，王启明，
申请(专利权)人：中航复合材料有限责任公司，
类型：新型
国别省市：