【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳纤维增强陶瓷基复合材料制备，具体是一种c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法和模具。
技术介绍
1、碳纤维增强陶瓷基复合材料因其耐高温、抗腐蚀、抗氧化、高强度、高韧性等优异性能，成为航空航天领域理想的高温结构材料。而二维叠层纤维预制体，编织工艺简单且成本低，被广泛应用于陶瓷基复合材料制备。
2、为了获得层间结合力较好的碳纤维增强陶瓷基复合材料，纤维预制体定型时，首先将碳纤维布逐层交叠至一定的厚度，再借助模具，将碳纤维布成型为所需形状，并按照特定的针法进行穿刺，获得不同结构的具有一定结合强度的碳纤维预制体，再通过沉积sic，获得层间结合力较好的碳纤维增强陶瓷基复合材料。由于碳纤维增强陶瓷基复合材料中每层碳纤维布的厚度基本一致，经过铺层后借助模具成型，若要保证纤维连续，则只能获得等壁厚预制体。然而，若构件内型面与外型面结构不同(不等壁厚)，且要保证二维叠层(2d)构件加工后内外型面的纤维连续，现有成型方法无法满足需求。
技术实现思路
1、为了克服非等壁厚异形轴套制备存在的模具无法成型的不足，本专利技术提出了一种c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法和模具。
2、本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
3、一种c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，包括如下步骤：
4、步骤1，管状预制体制备：采用缠绕法，以圆柱内模为轴，将碳纤维布缠绕在圆柱内模的圆周面上，至碳纤维布缠绕的外径与异形轴套预制体外径相同，得到缠绕
5、步骤2，拔模：首先，外模合模，将两个外模置于管状预制体外侧，外模沿轴线方向与管状预制体的长度匹配，使用加强框固定外模，圆柱内模的非拔模角端端面与外模端面平齐。其次，将圆柱内模从管状预制体内拔出，拔出时由非拔模角端拔出。
6、步骤3，插模：首先，多棱柱内模插入：将多棱柱内模插入碳纤维预制体内，多棱柱内模插入时，按圆柱内模拔出的逆方向，从多棱柱内模的拔模角端插入，至多棱柱内模的非拔模角端端面与管状预制体端面平齐。其次，内模楔块插入：将内模楔块由多棱柱内模非拔模角端插入多棱柱内模中，由多棱柱内模非拔模角端插入，至内模楔块带有圆柱的插入端底部与多棱柱内模端面间隙小于0.05mm，得到非等壁厚异形轴套预制体。
7、步骤4，界面层制备及碳化硅基体沉积：对非等壁厚异形轴套预制体进行化学气相渗透cvi，经过界面层碳沉积、热处理、碳化硅基体沉积，得到设定密度的非等壁厚异形轴套中间体。
8、步骤5，机械加工：按尺寸要求，对步骤4得到的非等壁厚异形轴套中间体进行机械加工，得到尺寸符合要求的非等壁厚异形轴套中间体。
9、步骤6，最终碳化硅基体沉积：对机械加工的非等壁厚异形轴套中间体进行最终碳化硅基体沉积，得到密度达到产品设定值的非等壁厚异形轴套。
10、上述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，所述步骤4，界面层制备及碳化硅基体沉积，进一步包括：
11、界面层碳沉积包括一次界面层碳沉积、二次界面层碳沉积。
12、一次界面层碳沉积：连同模具一起，将非等壁厚异形轴套预制体置入化学气相渗透设备内，进行界面层碳沉积，至界面层达到一次界面层碳沉积设定厚度，从化学气相渗透设备内取出，取下外模及加强框，得到非等壁厚异形轴套中间体。
13、二次界面层碳沉积：连同多棱柱内模一起，将一次界面层碳沉积的非等壁厚异形轴套中间体置入化学气相渗透设备内，进行二次界面层碳沉积，至界面层达到二次界面层碳沉积设定厚度。
14、热处理：从化学气相渗透设备内取出，在二次界面层碳沉积的非等壁厚异形轴套中间体外侧加装外模及加强框。连同模具一起，将二次界面层碳沉积的非等壁厚异形轴套中间体置入热处理设备中，进行热处理，至界面层石墨化。
15、碳化硅基体沉积包括一次碳化硅基体沉积、二次碳化硅基体沉积、三次碳化硅基体沉积。
16、一次碳化硅基体沉积：将界面层石墨化的非等壁厚异形轴套中间体连同模具一起置入化学气相渗透设备内，进行碳化硅基体沉积，至非等壁厚异形轴套中间体密度达到一次碳化硅基体沉积设定值时，从化学气相渗透设备内取出，取下外模及加强框。
17、二次碳化硅基体沉积：将密度达到第一设定值的非等壁厚异形轴套中间体连同多棱柱内模一起置入化学气相渗透设备内，进行二次碳化硅基体沉积，至非等壁厚异形轴套中间体密度达到二次碳化硅基体沉积设定值时，从化学气相渗透设备内取出，取下多棱柱内模及内模楔块。
18、三次碳化硅基体沉积：将密度达到第二设定值的非等壁厚异形轴套中间体置入化学气相渗透设备内，进行三次碳化硅基体沉积，至非等壁厚异形轴套中间体密度达到三次碳化硅基体沉积设定值时，从化学气相渗透设备内取出。
19、上述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，所述步骤4，界面层制备及碳化硅基体沉积，进一步包括：
20、一次界面层碳沉积设定厚度为50～100nm，二次界面层碳沉积设定厚度为100～300nm。
21、一次碳化硅基体沉积密度设定值为1.00～1.20g/cm3，二次碳化硅基体沉积密度设定值为1.30～1.40g/cm3，三次碳化硅基体沉积密度设定值为1.65～1.80g/cm3。
22、所述步骤6，最终碳化硅基体沉积，非等壁厚异形轴套密度设定值为1.90～2.0g/cm3。
23、上述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，所述步骤6，最终碳化硅基体沉积，进一步包括：
24、将密度达到三次碳化硅基体沉积设定值的非等壁厚异形轴套中间体置入化学气相渗透设备内，进行最终碳化硅基体沉积，至非等壁厚异形轴套中间体密度达到产品设定值时，从化学气相渗透设备内取出，得到非等壁厚异形轴套。
25、上述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，所述步骤1，管状预制体制备，碳纤维布为3k平纹碳布。
26、上述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，所述步骤1，管状预制体制备，缠绕的碳纤维布沿圆柱内模轴线的长度比非等壁厚异形轴套长度大15mm。
27、一种c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型模具，包括圆柱内模、多棱柱内模、外模、加强框、内模楔块。
28、非等壁厚异形轴套为圆筒形，外表面为圆筒面，内部中空部分为正多棱柱形，正多棱柱的中心轴线与外表面圆筒面的中心轴线重合，所述正多棱柱的棱数不少于四个。
29、所述圆柱内模为圆柱体。所述多棱柱内模由对称的两部分构成，为正多棱柱筒形，筒心为长方体形，与内模楔块(1)的接触面设置拔模角。插入内模楔块主体撑开后，多棱柱内模的底面正多边形周长等于圆柱内模的底面圆周长，多棱柱内模高度等于圆柱内模高度。所述内模楔块为整体结构，包括主体和端部两部分，主体为长方体形，设置有拔模角，主体长度等于多棱柱内模的高度，与多棱柱内模的筒心相匹配。端部为圆柱，端部的圆柱用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤4，界面层制备及碳化硅基体沉积，进一步包括：
3.根据权利要求2所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤4，界面层制备及碳化硅基体沉积，进一步包括：
4.根据权利要求2所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤6，最终碳化硅基体沉积，进一步包括：
5.根据权利要求1所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤1，管状预制体制备，碳纤维布为3K平纹碳布。
6.根据权利要求1所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤1，管状预制体制备，缠绕的碳纤维布沿圆柱内模轴线的长度比非等壁厚异形轴套长度大15mm。
7.一种C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型模具，其特征在于，包括圆柱内模、多棱柱内模(2)、外模(4)、加强框(5)、内模楔块(1)
8.根据权利要求7所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型模具，其特征在于，所述圆柱内模、多棱柱内模(2)、外模(4)、加强框(5)、内模楔块(1)均为高纯高强石墨材料。
9.根据权利要求7所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型模具，其特征在于，所述多棱柱内模(2)的拔模角为1.5°，内模楔块(1)的拔模角为1.5°；圆柱内模的半径为21.6mm，高度为60mm；外模(4)的内径为57.2mm，高度为60mm。
10.根据权利要求7所述的C/SiC复合材料非等壁厚异形轴套成型模具，其特征在于，所述外模(4)的拔模角为2°。
...【技术特征摘要】
1.一种c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤4，界面层制备及碳化硅基体沉积，进一步包括：
3.根据权利要求2所述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤4，界面层制备及碳化硅基体沉积，进一步包括：
4.根据权利要求2所述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤6，最终碳化硅基体沉积，进一步包括：
5.根据权利要求1所述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤1，管状预制体制备，碳纤维布为3k平纹碳布。
6.根据权利要求1所述的c/sic复合材料非等壁厚异形轴套成型方法，其特征在于，所述步骤1，管状预制体制备，缠绕的碳纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾怡，乔宇杰，王鹏，田录录，陈旭，许建锋，
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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