【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于陶瓷基复合材料高温构件制备，具体是一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件及制备方法、工装。
技术介绍
1、航空发动机燃烧室火焰筒是发动机及涡轮机构的重要部件，其承受高温、高压燃气的烧蚀和腐蚀作用，燃气温度高达2000k以上，压力超过30个大气压，并且承受较高的热应力和振动应力，工作环境极其恶劣。因此，火焰筒的使用寿命较短，造成其使用寿命较短的主要失效形式分为烧蚀和疲劳。因此，在设计火焰筒构件时需考虑以下3个因素，分别为：冷却结构、基体材料和表面防护。本专利技术所述环形类翻遍构件主要应用于火焰筒产品中且主要从基体材料进行描述。
2、研究表明，sicf/sic复合材料是一种新型热结构/功能的一体化材料，其具有低密度、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，能够满足火焰筒的功能要求。而采用sicf/sic复合材料制备火焰筒环形类翻边构件时通常是二维铺层或三维编织的方式。二维铺层具有较高的面内力学性能，适合制备要求纵横力学性能都较高的面板构件，但是较低的层间剪切强度限制了其广泛应用。而三维编织虽然在厚度方向有纤维的增强，层间剪切强度显著提高，适合制备变口径的回转构件(例如：火箭发动机喷嘴、喉衬等)，但是编织工艺复杂，编织角较小时纵横向力学性能差异显著，且难以制备一端封口的部件。
3、随着技术的发展，出现了一种新型的编织技术，即倾斜内锁型三维机织(俗称2.5维编织)。它是对传统二维机织技术的改进。把纤维束与厚度方向成一定的角度进行交织，使经向纤维束可以穿越多层纬纱，从而
4、公开号为cn106966738a的中国专利技术专利，公开了一种自愈合陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，该方法采用化学气相沉积+先驱体浸渍裂解技术(cvi+pip)制备陶瓷基复合材料火焰筒。公开号为cn114484506a的中国专利技术专利，公开了一种用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具及制备方法，该方法采用化学气相沉积+反应熔体浸渗法(cvi+rmi)制备陶瓷基复合材料火焰筒。两个专利预制体均为二维铺层，无法满足目前火焰筒的具体使用要求，且专利中采用的先驱体浸渍裂解技术和反应熔体浸渗技术制备的火焰筒致密化程度较低，易造成材料内部组织疏松从而降低火焰筒的力学性能。
技术实现思路
1、为了克服制备陶瓷基复合环形类翻边构件存在的力学性能低的不足，本专利技术提出了一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件及制备方法、工装。
2、本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
3、一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，包括如下步骤：
4、步骤1，编织：
5、采用碳化硅纤维布，在内模组件使用型面采用2.5维浅交弯联的编织方法进行2.5维编织，编织过程中，通过加纱减纱控制预制体厚度。
6、步骤2，合模：
7、外模组件使用型面与2.5维编织相接，使用定位销将外模组件定位，使用双头螺栓、螺母将外模固定，使用弓形夹将内模组件、外模组件、2.5维编织预制体固定卡紧，使2.5维编织预制体与内模组件、外模组件贴合率满足要求。
8、步骤3，界面层沉积与热解：
9、采用化学气相沉积法，对2.5维编织预制体进行氮化硼界面层沉积或热解碳界面层。氮化硼界面层沉积重复数次，热解碳界面层重复数次，至氮化硼界面层、热解碳界面层厚度达到设定值。
10、步骤4，碳化硅基体沉积：
11、将步骤3得到的已完成氮化硼界面层或热解碳界面层工序的预制体置于化学气相沉积炉内，采用化学气相沉积法沉积碳化硅基体，碳化硅基体沉积重复数次。
12、步骤5，重复机械加工与碳化硅基体沉积：
13、将步骤4得到的已完成沉积碳化硅基体的预制体进行重复机械加工与碳化硅基体沉积，顺序是：一次机械加工/碳化硅基体沉积/二次机械加工-碳化硅基体沉积。二次机械加工前，中间体密度为1.8～2.4g/cm3。最后一次碳化硅基体沉积完成，得到密度≥2.4g/cm3的陶瓷基复合材料环形类翻边构件。
14、上述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，所述纤维布可以为碳纤维布，也可以为碳化硅纤维布。
15、上述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，还可以包括：
16、步骤1，进行预制体编织前将内模1、内模2采用胶接固定连接时，使用纤维布在内模组件使用型面铺层1～3层纤维布。编织预制体结构为壁厚方向内外面预留2mm变形和加工余量，高度方向及四周预留5～30mm加工余量。2.5维编织预制体与内模组件、外模组件贴合合格判据为：贴合率≥90％。
17、上述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，所述步骤3，界面层沉积与热解，进一步包括：
18、每次氮化硼界面层沉积过程是：炉体压力为50～1000pa，升温至650～1000℃，保温1～3h。依次通入氩气、氢气、氨气以及三氯化硼气体，沉积氮化硼10～40h，保温2h，降温至室温。氮化硼界面层沉积重复次数为1～3次，至氮化硼界面层厚度为150～750nm。
19、每次热解碳界面层的制备过程为：炉体压力为10～70pa，升温至500～1000℃，保温1～3h。依次通入氩气和丙烯，沉积10～50h，保温1～3h，降温至室温。热解碳界面层沉积重复次数为1～3次，至热解碳界面层厚度为100～350nm。
20、所述步骤4，碳化硅基体沉积，进一步包括：
21、每次碳化硅基体沉积过程是：炉体内压力为200～5000pa，升温至900～1200℃，保温1～2h。通入三氯甲基硅烷、氢气和氩气的混合气体，三氯甲基硅烷、氢气和氩气的流量比为1-7：10-20：10-20，沉积30～80h，保温2h，降温至室温。碳化硅基体沉积重复次数为2～10次，每次出炉后均进行表面打磨、超声清洗、烘干、检测密度及气孔率，至密度为1.6～1.8g/cm3。
22、上述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，所述步骤1，进一步包括：
23、编织预制体，壁厚方向内外面预留2mm变形和加工余量，高度方向及四周预留5～30mm加工余量。2.5维编织铺层与内模、外模贴合合格判据为：贴合率≥90％。
24、步骤3，界面层沉积与热解，进一步包括：
25、每次氮化硼界面层沉积过程是：炉体内压力为600pa，升温至650℃，保温2h。依次通入氩气、氢气、氨气和三氯化硼气体，沉积40h，保温2h，降温至室温。氮化硼界面层沉积重复次数为2～3次，氮化硼界面层厚度为500nm。
26、步骤4，碳化硅基体沉积，进一步包括：
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【技术保护点】
1.一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，所述纤维布为碳纤维布或碳化硅纤维布，编织采用2.5维浅交弯联的编织方法实施。
3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在在于
4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，所述步骤3，界面层沉积与热解，进一步包括：
5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，所述步骤1，进一步包括：
6.一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件，其特征在于，为非等壁厚且存在闭角的整体结构，旋转对称，由预制体经氮化硼界面层沉积、碳化硅基体沉积、以及重复机械加工和碳化硅基体沉积制备而成；
7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件，其特征在于，外径为500±20mm，内径为100±20mm，高度为160±20mm，壁厚为3-(10±2)mm。
8.一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件工装，
9.根据权利要求8所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件工装，其特征在于，所述内模组件、外模组件和连接件为高温材料，为高强细料石墨或高纯石墨或电极石墨。
10.根据权利要求8所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件工装，其特征在于，所述内模1(3)、内模2(4)采用胶接方式固定连接。
...【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，所述纤维布为碳纤维布或碳化硅纤维布，编织采用2.5维浅交弯联的编织方法实施。
3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在在于
4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，所述步骤3，界面层沉积与热解，进一步包括：
5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料环形类翻边构件制备方法，其特征在于，所述步骤1，进一步包括：
6.一种陶瓷基复合材料环形类翻边构件，其特征在于，为非等壁厚且存在闭角的整体结构，旋转对称，由预制体经氮化硼界...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，涂建勇，都嘉鑫，辛雨曦，许建锋，王鹏，
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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