【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡轮转子叶片盘榫连接结构，具体是一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构及制备方法。
技术介绍
1、航空发动机，特别是喷气式发动机，作为现代飞机的动力之源，在能量转化的过程中伴随着大量转子叶片做功。叶片在发动机工作的时候承受着气动、热力、机械等极其巨大且复杂的交变载荷，而所有的载荷最终都要通过榫头传递到轮盘上。由于陶瓷基复合材料(cmcs)密度仅为合金重量的三分之一，同时强度高，耐腐蚀，陶瓷基复合材料涡轮叶片的应用能极大地减少涡轮重量。并且，因为叶片数量庞大，其占发动机总重量比例也极为可观，设计针对陶瓷基复合材料叶片的盘榫连结构能能有效减轻发动机重量，提高发动机推重比。
2、在现代的航空发动机中，用于压气机叶片的盘榫连接结构形式一般是燕尾形或枞树形，而用于涡轮叶片的榫头形式则普遍为枞树形，这是由压气机和涡轮中叶片的所处环境和使用特点决定的：涡轮叶片所受温度较高，载荷较大，故而采用榫齿更多的枞树形榫头以改善其力学性能。也有一些发动机采用了叶片与轮盘一体制造的整体叶盘和整体叶轮结构，这些设计省去了连接结构，有效减去了轮盘和叶片的整体重量，但是也正由于是整体制造，叶片损坏后无法单独更换，使得维修的成本高昂。
3、陶瓷基复合材料转子叶片榫头部位结构复杂，承受叶片离心载荷及温度载荷等多种复杂工况，失效模式较为复杂。陶瓷基复合材料纤维作为主要承载组分，其空间排布方式对榫头的强度、寿命等性能影响较大。在不考虑榫头的受力特点下制备陶瓷基复合材料榫头结构，容易发生榫头部位提前失效、疲劳寿命低等问题，未能充分发挥材料
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决陶瓷基复合材料转子叶片榫头部位纤维连续完整性，确保榫头与轮盘接触部位有足够的承载能力，同时具备工艺可行性，并发挥陶瓷材料耐高温、低密度的材料特性。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，包括左、右榫槽接触组件、榫头中心组件、楔形增强组件和铆钉组件，所述左、右榫槽接触组件通过铆钉组件连接在榫头中心组件的上部两侧，且位于两个楔形增强组件的上方，所述楔形增强组件通过铆钉组件连接在榫头中心组件的下部两侧。
4、进一步的方案中，所述榫头中心组件通过纤维增强陶瓷基复合材料直纹铺设。
5、进一步的方案中，所述左、右榫槽接触组件通过纤维增强陶瓷基复合材铺设制作，铺设时中部具有内凹的弯折。
6、进一步的方案中，所述左、右榫槽接触组件与榫头中心组件之间通过楔形增强组件填充。
7、进一步的方案中，所述楔形增强组件采用单体陶瓷材料制备。
8、进一步的方案中，所述左、右榫槽接触组件和榫头中心组件用纤维增强陶瓷基复合材料制备。
9、进一步的方案中，所述铆钉组件包括两个铆钉，分别用于将左、右榫槽接触组件和楔形增强组件铆定在榫头中心组件的上下部中心位置。
10、本专利技术另一方面，提供一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构的制备方法，包括：分别制作左、右榫槽接触组件、榫头中心组件和楔形增强组件纤维预制体；
11、通过铆钉组件将左、右榫槽接触组件、楔形增强组件与榫头中心组件纤维预制体连接。
12、进一步的方案中，通过纤维增强陶瓷基复合材料直纹铺设榫头中心组件，并在榫头中心组件上、下部钻铆钉孔；
13、通过单体陶瓷材料制备楔形增强组件，通过铆钉将楔形增强组件固定在榫头中心组件下部；
14、在榫头中心组件和楔形增强组件之间铺设弯折的纤维增强陶瓷基复合材，制作左、右榫槽接触组件，并通过铆钉将左、右榫槽接触组件与榫头中心组件固定连接。
15、进一步的方案中，所述楔形增强组件设置有斜面，用于与所述左、右榫槽接触组件的底面契合。
16、本专利技术的有益效果：
17、本专利技术较金属榫头结构，减少了纤维的弯折次数，降低了纤维预制体断裂的可能性，同时保证了榫头与榫槽连接部位。
18、按照本专利技术设计的陶瓷基复合材料转子叶片榫头结构纤维预制体方案，不仅工艺上加工难度大幅度降低，同时能也能提高榫头部位的承载能力。
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1.一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，包括左、右榫槽接触组件(1/2)、榫头中心组件(3)、楔形增强组件(4/5)和铆钉组件(6/7)，所述左、右榫槽接触组件(1/2)通过铆钉组件(6/7)连接在榫头中心组件(3)的上部两侧，且位于两个楔形增强组件(4/5)的上方，所述楔形增强组件(4/5)通过铆钉组件(6/7)连接在榫头中心组件(3)的下部两侧。
2.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述榫头中心组件(3)通过纤维增强陶瓷基复合材料直纹铺设。
3.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述左、右榫槽接触组件(1/2)通过纤维增强陶瓷基复合材铺设制作，铺设时中部具有内凹的弯折。
4.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述左、右榫槽接触组件(1/2)与榫头中心组件(3)之间通过楔形增强组件(4/5)填充。
5.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述楔形增强组件(4/5)采用单体陶瓷材料制备。
6.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述左、右榫槽接触组件(1/2)和榫头中心组件(3)用纤维增强陶瓷基复合材料制备。
7.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述铆钉组件(6/7)包括两个铆钉，分别用于将左、右榫槽接触组件(1/2)和楔形增强组件(4/5)铆定在榫头中心组件(3)的上下部中心位置。
8.一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构的制备方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构的制备方法，其特征在于，通过纤维增强陶瓷基复合材料直纹铺设榫头中心组件(3)，并在榫头中心组件(3)上、下部钻铆钉孔；
10.根据权利要求8所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构的制备方法，其特征在于，所述楔形增强组件(4/5)设置有斜面，用于与所述左、右榫槽接触组件(1/2)的底面契合。
...【技术特征摘要】
1.一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，包括左、右榫槽接触组件(1/2)、榫头中心组件(3)、楔形增强组件(4/5)和铆钉组件(6/7)，所述左、右榫槽接触组件(1/2)通过铆钉组件(6/7)连接在榫头中心组件(3)的上部两侧，且位于两个楔形增强组件(4/5)的上方，所述楔形增强组件(4/5)通过铆钉组件(6/7)连接在榫头中心组件(3)的下部两侧。
2.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述榫头中心组件(3)通过纤维增强陶瓷基复合材料直纹铺设。
3.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述左、右榫槽接触组件(1/2)通过纤维增强陶瓷基复合材铺设制作，铺设时中部具有内凹的弯折。
4.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片榫头结构，其特征在于，所述左、右榫槽接触组件(1/2)与榫头中心组件(3)之间通过楔形增强组件(4/5)填充。
5.根据权利要求1所述的一种组合陶瓷基复合材料叶片...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾雨琪，李坚，罗潇，黄宗峥，汪文君，徐友良，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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