【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于航空发动机的高压涡轮导向叶片，具体涉及一种陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法。
技术介绍
1、高压涡轮导向叶片是航空发动机中的关键部件，承受着高温和高压的极端工作环境，传统高压涡轮导向叶片采用的金属合金材料往往在长时间高温下会发生蠕变和氧化等问题，导致性能下降和寿命缩短。陶瓷基复合材料(ceramic matrix composite，cmc)由陶瓷基质和增强材料组成，具备出色的高温稳定性、抗氧化性能和机械性能，能够在极端环境下保持良好的性能。相比于传统的金属合金材料，cmc材料还具有更高的比强度和比刚度，能够承受更大的载荷，同时还具备较低的密度，有助于减轻整体结构的重量，因此被视为替代传统金属合金的优选材料，尤其是在高压涡轮导向叶片中的应用备受关注。
2、现有航空发动机高压涡轮导向叶片结构主要包含叶身构件、上缘板构件、下缘板构件等结构组件，其中叶身构件为整体结构，外形为不规则曲面，上下缘板构件分别位于叶身构件的上下两侧面(具体可参考申请号为202211369211.3的中国专利)。实心的叶身构件通常采用金属制成，如钛合金或镍基合金，整体呈现出均匀的密度和质量。但由于实心涡轮导向叶片的实心结构，其热传导性能较差，热能在叶片内部传导的能力有限；同时由于实心涡轮导向叶片的结构相对较重，所以相同尺寸的实心叶片比空心叶片更重。
3、多腔涡轮导向叶片的中空结构提供了更好的热传导能力，延长冷却气流在导向叶片内部的滞留时间，使热能能够更有效地从叶片内部传导到外部。空腔涡轮导向叶片由于
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有陶瓷基复合材料高压涡轮导向叶片制备方法，存在内膜尺寸小构件成型困难，叶身构件制备过程中易出现变形导致叶片构件尺寸超差，或者是在cvi增密过程中容易出现预埋劈缝模型易与叶片粘接的技术问题，而提供一种陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、本专利技术一种陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，所制作的涡轮导向叶片包括叶身构件以及分别设置在叶身构件两侧的上缘板构件和下缘板构件；所述叶身构件包括叶身本体、至少一个内芯挡板和多个扰流柱；所述叶身本体包括曲面结构的叶背和叶盆，叶背和叶盆平滑连接形成含空腔的曲面结构，且尾缘形成劈缝结构；所述至少一个内芯挡板设置在叶身本体内的空腔中部，将空腔分隔成多个子空腔；所述多个扰流柱成阵列式设置在空腔内靠近劈缝结构的位置处，扰流柱的两端分别贯穿叶背和叶盆；
4、其特殊之处在于，包括以下制备步骤：
5、1)预制体的制备
6、1.1)采用纤维布，利用模具分别编制得到上缘板构件预制体和下缘板构件预制体；
7、1.2)分别制备第一外模、第二外模、内型模具和石墨工装；
8、1.3)采用纤维布，利用第一外模、第二外模与内型模具，编制得到叶身本体预制体，并使尾缘形成指定尺寸的劈缝结构；
9、2)根据氮化硼界面层厚度要求，分别对各预制体进行氮化硼界面层制备；
10、3)分别对上缘板构件预制体、下缘板构件预制体和叶身本体预制体进行sic基体制备，保证密度符合预定要求；每个预制体每炉次沉积完需进行校型处理；叶身本体预制体增密过程中，每一炉沉积前，需对劈缝结构区域进行检查防止粘合；每一炉需使用新的石墨工装及石墨纸垫在劈缝结构处；
11、4)分别对各预制体进行自愈合基体制备，得到符合密度要求的上缘板构件、下缘板构件和叶身本体；
12、5)分别对上缘板构件、下缘板构件和叶身本体进行加工；将内芯挡板和多个扰流柱安装至叶身本体指定位置处；将上缘板构件、下缘板构件和叶身本体进行在线装配，再依次进行沉积、加工得到符合要求的涡轮导向叶片。
13、进一步地，步骤1.2)具体为：以叶背和叶盆为参考，分别制备得到第一外模和第二外模；以叶身本体的空腔为参考，制备得到内型模具；以劈缝结构为参考，制备得到石墨工装；其中，第一外模、第二外模和内型模具均设置有若干与型面垂直且用于缝制的通气孔，制备第一外模、第二外模、内型模具和劈缝结构的材料均为耐高温材料。
14、进一步地，步骤1.1)和步骤1.3)中所述纤维布为碳纤维和/或碳化硅纤维。
15、进一步地，步骤1.3)具体为：将纤维布沿内型模具缠绕成设计厚度，并使尾缘形成劈缝结构，保证劈缝结构的尺寸符合要求；将第一外模、第二外模与内型模具进行合模固定；以通气孔为缝合路径，编制得到叶身本体预制体。
16、进一步地，步骤2)具体为：根据氮化硼界面层厚度要求，采用化学气相沉积炉，分别对上缘板构件预制体、下缘板构件预制体和叶身本体预制体进行氮化硼界面层制备，根据氮化硼界面层厚度要求分别沉积3～5炉次；沉积前，在叶身本体预制体的劈缝结构处垫铺石墨工装和石墨纸，每炉采用新的石墨工装和石墨纸。
17、进一步地，步骤5)包括以下步骤：
18、5.1)按照预先设计工艺件数模要求，分别对上缘板构件、下缘板构件和叶身本体进行工艺件加工；
19、5.2)分别对上缘板构件、下缘板构件和叶身本体进行增密处理和校型处理，至满足装配密度要求；装配前，清理劈缝结构处多余沉积物；
20、5.3)将内芯挡板按照空腔内型修整尺寸，再安装至空腔内；将多个扰流柱修整尺寸，安装至叶身本体上；
21、5.4)使用复材销钉将上缘板构件、下缘板构件和叶身本体进行在线装配，进炉沉积，再对涡轮导向叶片进行加工，保证最终尺寸和型面符合要求，得到涡轮导向叶片。
22、进一步地，步骤5.3)中，安装内芯挡板之前，将多个限位销钉安装至空腔内指定位置处，再将内芯挡板进行安装，通过多个限位销钉对内芯挡板进行位置限定。
23、进一步地，步骤5.3)中，在安装多个扰流柱之前分别在叶背和叶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，所制作的涡轮导向叶片包括叶身构件(1)以及分别设置在叶身构件(1)两侧的上缘板构件(3)和下缘板构件(2)；所述叶身构件(1)包括叶身本体(14)、至少一个内芯挡板(11)和多个扰流柱(12)；所述叶身本体(14)包括曲面结构的叶背(16)和叶盆(17)，叶背(16)和叶盆(17)平滑连接形成含空腔的曲面结构，且尾缘形成劈缝结构(13)；所述至少一个内芯挡板(11)设置在叶身本体(14)内的空腔中部，将空腔分隔成多个子空腔；所述多个扰流柱(12)成阵列式设置在空腔内靠近劈缝结构(13)的位置处，扰流柱(12)的两端分别贯穿叶背(16)和叶盆(17)；
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，步骤1.2)具体为：
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，步骤1.3)具体为：
5.根据权利要求4所述
6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，步骤5)包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，所制作的涡轮导向叶片包括叶身构件(1)以及分别设置在叶身构件(1)两侧的上缘板构件(3)和下缘板构件(2)；所述叶身构件(1)包括叶身本体(14)、至少一个内芯挡板(11)和多个扰流柱(12)；所述叶身本体(14)包括曲面结构的叶背(16)和叶盆(17)，叶背(16)和叶盆(17)平滑连接形成含空腔的曲面结构，且尾缘形成劈缝结构(13)；所述至少一个内芯挡板(11)设置在叶身本体(14)内的空腔中部，将空腔分隔成多个子空腔；所述多个扰流柱(12)成阵列式设置在空腔内靠近劈缝结构(13)的位置处，扰流柱(12)的两端分别贯穿叶背(16)和叶盆(17)；
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料多腔结构高压涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，步骤1.2)具体为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘梦珠，都嘉鑫，涂建勇，王佳民，陈静，吴京军，
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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