【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷基复材的界面层制备方法，具体涉及一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法。
技术介绍
1、陶瓷基复合材料作为一种新型的热结构/功能一体化战略材料，具有低密度、耐高温、高比强、高比模、抗氧化、抗烧蚀，对裂纹不敏感，不发生灾难性损毁等特点，广泛应用于航空、航天、核电、光伏等重点领域。陶瓷基复材产品通常由多个不同结构、尺寸的零件装配而成。特殊结构外型零件产品，如蒙皮等零件相对尺寸较大，其高度尺寸大于1500mm，故零件界面层制备均匀性对产品的性能至关重要。
2、陶瓷基复材零件界面层作用主要是保护纤维不受有害气体(如沉积基体sic时产生的hcl气体)的腐蚀，同时减少纤维和sic基体之间的热膨胀差异，充分发挥纤维的承载能力，使复合材料具有优良的断裂行为。陶瓷基复材零件界面层制备必须经过化学气相浸渗(cvi)，若零件在沉积设备的最有效区域进行制备，则可得到均匀的界面层；若零件的尺寸大于沉积设备的最有效区域，则该零件在制备过程中会出现界面层沉积不均匀现象。以2000mm×1000mm平板为例，按照常规工艺对其进行沉积，零件会出现中间区域界面层较厚，上、下端区域界面层较薄的情况，严重影响其使用性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有大尺寸陶瓷基复材零件界面层的制备方法存在界面层沉积不均匀的技术问题，而提供一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、本专利技术一种大尺寸陶瓷基复
4、1)按预设要求准备所需数量的碳布块并称总重，串成l个碳布块串，将l个碳布块串均匀悬挂在有效区域，每个碳布块串上均匀悬挂数量相同的多个碳布块，碳布块串的长度与有效区域的高度适配，每个碳布块串的上下端均分别设有碳布块；l为大于等于3的正整数；
5、2)再次按预设要求准备所需数量的碳布块并称总重，串成n个碳布块串，将n个碳布块串均匀悬挂在最有效区域，每个碳布块串上均匀悬挂d个碳布块，碳布块串的长度与最有效区域的高度适配，每个碳布块串的上下端部均设有碳布块；每个碳布块串上的d个碳布块分别使用1层、2层、3层……d层碳布进行包裹；d为正整数，n为大于等于3的正整数；
6、3)设置沉积参数与待沉积零件的沉积参数相同，进行指定时长的沉积；
7、4)分别对有效区域和最有效区域的所有碳布块进行称重；计算有效区域中碳布块的平均增重率m1和最有效区域中碳布块的平均增重率m2；并计算有效区域和最有效区域的相对沉积效率η1，η1＝m1/m2；
8、5)将碳布包裹层数相同的碳布块分为一组，共d组；去除每组碳布块上包裹的碳布，再称重；分别计算每组碳布块的平均增重量m3，并计算相对沉积效率η2，η2＝m3/m2；全部计算完后，找出与η1数值最接近的η2所对应的碳布层数λ，并记录；
9、6)根据沉积时间公式计算得到零件每炉次的沉积时间t；
10、7)保持沉积参数不变，对零件进行n炉沉积，n为≥4的偶数，每炉沉积时间为t；其中，相邻炉次零件分别为正放和倒放；每炉次零件的摆放位置需确保零件朝上的一端边部位于最有效区域的上限位置处；前两炉沉积后，标记零件在正放和倒放情况下始终处于最有效区域的部分；最后两炉次沉积前分别使用λ层与步骤2)相同的碳布包裹零件的标记区域，所有炉次沉积完得到界面层均匀性符合要求的大尺寸陶瓷基复材零件。
11、进一步地，步骤6)中，所述沉积时间公式为：
12、t＝2t/[n(1+η1)]
13、t为常规技术中尺寸小于最有效区域的零件制备相同界面层厚度所需的沉积总时间。
14、进一步地，步骤1)和步骤2)中，每个碳布块串上相邻碳布块之间的间隔为120～150mm。
15、进一步地，步骤1)和步骤2)中，所述碳布块的尺寸大小为50×50mm。
16、进一步地，步骤1)中的碳布块和步骤2)中的碳布块相同；步骤1)中的碳布块采用1k碳纤维、3k碳纤维、6k碳纤维和12k碳纤维中的任一种。
17、进一步地，步骤2)中，用于包裹的碳布为1k碳纤维、3k碳纤维、6k碳纤维和12k碳纤维中的任一种。
18、进一步地，步骤1)中l与步骤2)中n相同，l为3。
19、进一步地，步骤7)中，沉积前，在零件底端与炉底盘之间垫石墨垫块，确保零件朝上的一端边部位于最有效区域的上限位置处。
20、本专利技术的有益效果：
21、1、本专利技术一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，通过采用碳布块串悬挂在最有效区域和有效区域进行沉积，同时对最有效区域的碳布块进行不同层数的碳布包裹，分别计算得到包裹碳布时的相对沉积效率，以及去除包裹碳布的相对沉积效率，得到最佳的碳布包裹层数；在零件沉积过程中，优先选择放置于设备最有效区域，每炉次在上炉零件摆放方式的基础上掉头进行沉积制备。若零件尺寸大于设备最有效区域，则需要将零件大部分区域置于设备最有效区域，其余小部分区域置于设备有效区域，通过多炉、多次掉头调整沉积，确保界面层制备要求。由于零件中间区域多炉次始终处于设备最有效区域，该区域界面沉积制备过程采用通过碳布块实验得到的包裹层数进行碳布包裹(原因：碳布表面存在孔隙，零件在制备过程中会减少反应气体附着于零件表面)，减少该区域界面层沉积制备量，进而使零件每个区域界面层制备厚度更加均匀，均在工艺要求范围内，解决陶瓷基复材零件在界面cvi制备过程出现局部沉积不均匀问题。
22、2、本专利技术一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，不同设备不同区域沉积效率各不同。大尺寸零件在某设备首次制备时，不同区域沉积效率未知，故必须通过实验确定η1的大小，进而确定包裹碳布的层数。
23、3、本专利技术一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，相邻碳布块之间间隔为120～150mm，间隔大小限定碳布块数量，原则上碳布块间间距越小越好，有效沉积效率计算越精确。
24、4、本专利技术一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，悬挂碳布块串数为3串，串数越多，有效沉积效率计算越精确，但是越多工序越复杂，因此在保证偏差度和效率的同时尽量减少工艺内容。
25、5、本专利技术一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，适用于不同尺寸规程设备，只要零件高度尺寸大于设备最有效区域，均适合本方法。
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1.一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，采用化学气相沉积炉沉积，化学气相沉积炉沿高度方向从下至上依次分为有效区域(4)、最有效区域(3)和非装炉区域(2)，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，采用化学气相沉积炉沉积，化学气相沉积炉沿高度方向从下至上依次分为有效区域(4)、最有效区域(3)和非装炉区域(2)，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种大尺寸陶瓷基复材零件界面层制备均匀性的控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种大尺寸陶瓷...
【专利技术属性】
技术研发人员：康志杰，张少博，李仁意，许建锋，王鹏，王佳民，
申请(专利权)人：西安鑫垚陶瓷复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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