【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含通过化学气相渗透(cvi)致密化的多孔环形基材的复合材料部件的生产，更具体地涉及具有中心通道的部件的生产。本专利技术特别但不限于适用于由热结构复合材料制成的火箭发动机的环形制动摩擦盘或发散喷嘴的生产。
技术介绍
1、热结构复合材料因其优异的机械性能和在高温下保持这些性能的能力而值得注意。热结构复合材料的典型例子是碳-碳(c-c)复合材料，其包括由碳基质致密化的碳纤维的多孔增强基材，以及陶瓷基复合材料(cmc)，其包括由陶瓷基质(如碳化硅)致密化的耐火纤维(如碳或陶瓷)的多孔增强基材。
2、c-c复合材料因其高能摩擦特性、非脆性、热特性(传导性和热容量)和密度而常用于飞机制动摩擦盘。
3、通过化学气相渗透(cvi)对多孔基材进行致密化，包括将环形预制件放置在渗透装置的反应室中，并向反应室中引入气相，其一种或多种成分形成基质材料的前体，以沉积在基材中，以确保其致密化。选择渗透条件，特别是气相的组成和流速，以及室中的温度和压力，以允许气相在基材的可进入内部孔隙中扩散，从而通过气相成分的分解或通过其几种成分之间的反应将所需材料沉积在其中。文献fr 2,834,713描述了这种方法以及用于实施该方法的装置。
4、本领域技术人员早已知道热解碳的化学气相渗透的条件。碳前体是烷烃、烷基或烯烃，通常是丙烷、甲烷或两者的混合物。例如，渗透在约1000℃的温度和约1kpa的压力下进行。
5、在反应室的一个纵向端引入含有待沉积在预制件中的材料的前体的气相，而残余气体在相反端被抽空，通过泵
6、用于进行制动摩擦盘渗透研究和研发的反应器具有负载配置，通常由一堆板组成，每块板承载一叠盘。这些就是所谓的“单叠”炉。这种配置与在大型反应器中生产的工业负载不同，在大型反应器中，板承载并排的几叠盘，即所谓的“多叠”炉。
7、在这两种情况下，盘由称为间隔件的中间支撑件隔开，板包括与盘的中心通道对齐的开口，以便反应气相在每个堆叠中循环，然后反应气相通过盘以使其致密化。上板位于负载上方，并封闭每个堆叠的内部空间。支撑盘堆叠的板由垂直杆固定。
8、工业上使用的、适于研发用炉的传统致密化方法是定向流动。
9、图1示出了可用于反应室(通常称为“致密化炉”)的单叠盘负载的已知实例。
10、室1具有围绕轴线z的圆柱对称性。负载包括单独模块2的堆叠，每个单独模块2包括由下支撑板5支撑的多孔环形基材4的单个堆叠3。板5包括与基材4的中心通道7对齐的开口6，以便反应气相在每个堆叠3中循环，该反应气相然后穿过基材4以使其致密化。每个堆叠3上方均安装有环形盖盘8，并且每个单独模块2还包括在单独模块2的支撑板5和上方单独模块2的支撑板5之间延伸的垂直杆9。垂直杆9用于承受上支撑板5的质量，从而可以确保支撑板5保持在适当的位置。
11、图1是定向流动负载的热区示意图。该热区从底部到顶部包括：反应气体混合物入口10，然后是预热区11，预热区11可以将气体温度升高到致密化温度，最后是负载区12。在炉顶，在基座盖13处，盖13中安装有烟囱14，沉积反应产生的废气通过烟囱14排出。
12、在每个板5上，有一个由间隔件15隔开的基材4的堆叠，每个堆叠的顶部都有一个限制泄漏的盖盘8。
13、预热区11末端的气体进入由基材4的堆叠3构成的每个列。气体经由由每个预制件4的孔隙、由间隔件15在基材4之间产生的间隙以及板5之间的通道构成的泄漏从基材4的列的内部通向外部。
14、文献fr 2,821,859公开了一种用于多孔基材的化学气相渗透致密化方法，特别是使用半强制流。为了适应该文献所述的半强制流，必须控制基材之间的泄漏，还必须控制板间通道的泄漏。换句话说，除了控制与预制件4的孔隙率相关的泄漏外，控制其他泄漏还可以改善致密化动力学：这就是所谓的“半强制流动”方法的实施。
15、半强制流的实施包括在基材列的内部和外部之间提供校准的泄漏通道，这涉及密封在实施电流定向流动方法时留下的自由区域：这些区域特别位于盘间间隔件和下部堆叠与上部单独模块的支撑板之间的接合处。
16、随着预制件在堆叠内部(气体到达的地方)和外部之间的致密化，压力梯度将会建立并增加。校准泄漏的安装必须允许这种压力梯度被限制，以避免由于压力过高而在基材堆叠内部沉积烟尘。因此，监测反映致密化进展的压力梯度对于循环的进行是必要的。
17、板间通道的泄漏是最难控制的，因为多孔环形基材的堆叠高度并不相同。如果不能很好地控制每个堆叠顶部的密封，则无法获得迫使气体进入基材2的孔隙所需的压差。
18、从专利fr 3,084,892中还可知，用气体分配器代替杆，这使得可以同时执行承受负载(之前由杆执行的功能)、引导气体(冷)的功能，这避免了冷却盘，以及在预制件水平上的气体分布。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于实施致密化方法的技术方案，该方法可以改善致密化炉负载区内反应气体的分布，并且总体上可以降低位于负载区不同位置的基材之间的致密化梯度，而不影响炉的负载能力，或甚至增加其负载能力。
2、本专利技术的一个目的提出了一种通过压力梯度化学气相渗透具有中心通道的多孔环形基材的致密化方法，该方法包括至少以下步骤：
3、-提供多个多孔环形基材的堆叠，每个堆叠包括由堆叠基材的中心通道形成的内部容积，
4、-提供多个单独模块，每个单独模块包括支撑板和设置在支撑板上的多孔环形基材的单个堆叠，支撑板具有气体入口开口和安装在气体入口开口上的注入管，注入管在连接到支撑板的第一管端和自由的第二管端之间延伸到堆叠的内部容积中，注入管还包括通向内部容积的气体注入孔，
5、-在致密化炉的室中形成单独模块的堆叠，每个第一单独模块堆叠在第二单独模块上，第一单独模块的支撑板的气体入口开口与其堆叠在之上的第二单独模块的注入管的第二端连通，以允许气体在单独模块之间循环，以及
6、-将包含待沉积在基材孔隙内的基质材料的气态前体的气相注入到每个多孔环形基材堆叠的内部容积中。
7、根据本专利技术的一般特征，在每个单独模块中，每个第一多孔环形基材通过密封环支撑在第二多孔环形基材上，或支撑在支撑板上，该密封环在第一多孔环形基材和第二多孔环形基材之间或在第一多孔环形基材和所述支撑板之间提供径向密封。
8、换句话说，每个单独模块包括多个密封环，每个密封环放置在两个连续的多孔环形基材之间或多孔环形基材和支撑板之间的支撑中。
9、“径向密封”理解为是指防止气体在堆叠内部容积和堆叠外部之间沿径向循环的密封。
10、因此，本专利技术可以更好地控制气体在多孔环形基材周围的循环，从而改善炉室中气体的分布。
11、此外，在每个单独模块中，每个密封环都耦连到一个环形间隔件上，该间隔件的内径等于多孔环形基材的内径。
12、环形间隔件允许密封环居中，从而便于其定位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过压力梯度化学气相渗透对具有中心通道(21a)的多孔环形基材(21)进行致密化的方法，该方法包括至少以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个堆叠(20)包括至少一个盖盘(25)，所述盖盘通过密封环(23)支撑在堆叠(20)顶部的多孔环形基材(21)上，所述密封环(23)在堆叠(20)的顶部在所述盖盘(25)和所述多孔环形基材(21)之间提供径向密封。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，每个堆叠(20)还包括可变形环形密封件(26)，所述可变形环形密封件被布置成被压缩在盖盘(25)和上部单独模块(30)的支撑板(31)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在每个单独模块(30)中，密封环(23)设置在多孔环形基材(21)的径向外周。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在每个单独模块(30)中，密封环(23)沿着多孔环形基材堆叠的方向交替地设置在多孔环形基材(21)的径向外周和多孔环形基材(21)的径向内周。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，密封环(23
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，每个密封环(23)都焊接到与其耦连的环形间隔件(22)上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括堆叠的单独模块(30)的密封对齐步骤，包括：对于堆叠在第二单独模块(30b)上的每个第一单独模块(30a)，将第二单独模块(30b)的注入管(33)的第二端(33b)插入堆叠在所述第二单独模块(30b)上的第一单独模块(30a)的气体入口开口(32)中，环形密封件(35)设置在第二单独模块(30b)的注入管(33)的第二端(33b)与堆叠在所述第二单独模块(30b)上的第一单独模块(30a)的气体入口开口(32)之间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对于每个单独模块(30)，支撑板(31)包括支撑单独模块(30)的堆叠(20)的第一面(31a)和与第一面(31a)相对的第二面(31b)，气体入口开口(32)包括截头圆锥形状，其具有形成在支撑件(31)的第二面(31b)的第一直径(d1)和小于第一直径(d1)且形成在支撑板(31)的第一面(31a)或第一面(31a)和第二面(31b)之间的第二直径(d2)，注入管(33)的第二端(33b)包括与气体入口开口(32)的截头圆锥形状配合的互补截头圆锥形状。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括将单独模块(30)的堆叠设置在承载壳(42)上的步骤，所述承载壳(42)设置在致密化炉(40)的预热区(44)上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，每个单独模块(30)包括环形脚(29)，所述环支脚设置在单独模块的支撑板(31)和单独模块(30)的多孔环形基材(21)的堆叠(20)之间，所述环形脚具有径向槽，所述径向槽沿着与多孔环形基材堆叠的方向正交的方向(X)在环形脚的中心腔和环形脚外侧之间形成通道。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中每个多孔环形基材(21)包含碳。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中每个多孔环形基材(21)构成纤维制动摩擦盘预制件。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种通过压力梯度化学气相渗透对具有中心通道(21a)的多孔环形基材(21)进行致密化的方法，该方法包括至少以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个堆叠(20)包括至少一个盖盘(25)，所述盖盘通过密封环(23)支撑在堆叠(20)顶部的多孔环形基材(21)上，所述密封环(23)在堆叠(20)的顶部在所述盖盘(25)和所述多孔环形基材(21)之间提供径向密封。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，每个堆叠(20)还包括可变形环形密封件(26)，所述可变形环形密封件被布置成被压缩在盖盘(25)和上部单独模块(30)的支撑板(31)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在每个单独模块(30)中，密封环(23)设置在多孔环形基材(21)的径向外周。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在每个单独模块(30)中，密封环(23)沿着多孔环形基材堆叠的方向交替地设置在多孔环形基材(21)的径向外周和多孔环形基材(21)的径向内周。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，密封环(23)由制成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，每个密封环(23)都焊接到与其耦连的环形间隔件(22)上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括堆叠的单独模块(30)的密封对齐步骤，包括：对于堆叠在第二单独模块(30b)上的每个第一单独模块(30a)，将第二单独模块(30b)的注入管(33)的第二端(33b)插入堆叠在所述第二单独模块(30b)上的第一单独模块(30a)...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修·尚佩恩，杰夫·罗斯坦德，弗兰克·拉穆鲁，塞巴斯蒂安·伯特兰，
申请(专利权)人：赛峰起落架系统公司，
类型：发明
国别省市：
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