[发明专利]通过将负载浆料注入纤维织构制造复合材料零件的方法

说明书

一种制造复合材料零件的方法包括将纤维织构(10)置于模具(110)中，所述模具(110)在其下部包括由多孔材料制成的零件(130)，织构(10)的第一面(10b)支撑在所述零件(130)上，在压力下将含有耐火陶瓷颗粒粉末的液体(150)注入纤维织构(10)中，排出已经通过纤维织构(10)的液体，该液体通过由多孔材料制成的零件(120)，并且通过由多孔材料制成的所述零件(130)将耐火陶瓷颗粒粉末保持在所述织构内。刚性穿孔元件(140)插入模具(110)的底部(111)和由多孔材料制成的零件(130)之间。

背景技术

本发明涉及一种制造热结构复合材料零件的方法，所述复合材料特别是氧化物/氧化物或陶瓷基复合材料(CMC)类型的材料，即包括由耐火陶瓷材料纤维制成的纤维增强件，该纤维同样由耐火陶瓷材料制成的基质致密化。

由氧化物/氧化物复合材料制成的零件通常通过在模具中覆盖由耐火氧化物纤维制成的多个纤维层来制备，每个纤维层预先用填充有耐火氧化物颗粒的浆料浸渍。然后以这种方式布置的层的组通过模具盖或真空袋并经由高压釜压实。然后对所得的填充预制件进行烧结或进行陶瓷化热处理，以在预制件中形成耐火氧化物基质，并获得氧化物/氧化物复合材料零件。该技术还可用于制造陶瓷基质复合(CMC)材料零件。在这种情况下，纤维层由碳化硅(SiC)纤维或碳纤维制成，并且它们浸渍有填充有碳化物(例如SiC)或硼化物(例如TiB₂)的颗粒或氮化物(Si₃N₄)的颗粒的浆料。

然而，这种类型的制备使得仅可获得具有在某些方向上受限的机械特性的氧化物/氧化物复合物或CMC材料零件。特别是，这些材料不能很好地承受分层，并且它们不能很好地承受剪切力。

使通过连续经纱和纬纱之间的三维编织获得的纤维织构用于增加材料的机械强度，特别是其承受分层的能力。在这种情况下，同样对于厚的2D纤维织构，只有使用压力梯度的方法，诸如灌注型方法，通过树脂传递模塑(RTM)技术或通过亚微米颗粒抽吸(SPS)的注入模塑才能使填充浆料渗透到厚度可能高达几十毫米的纤维织构，织构的厚度取决于预期的应用。

然而，注入填充浆料的纤维织构部分与浆料液体将被抽空的纤维织构的另一部分之间的压力梯度难以控制整个纤维织构。如果压力在面向模具底部的纤维织构的整个区域上不平衡，该区域包括一个或多个排放口，浆料的液相将通过该排放口排出，则在靠近排放口的区域和更远的区域之间建立了压力差。在这种情况下，难以除去液相，因为它需要从织构中取出而不会干扰已经由浆料沉积的固体颗粒(耐火氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等)的分布。具体地说，当它被排出时，液相可以带有颗粒和/或可以改变纤维织构内颗粒的分布，从而导致由于在某些地方缺乏基质而在最终材料中出现大孔。

发明内容

本发明的一个目的是弥补上述缺点并提出解决方案，该解决方案使得可以用复合材料，特别是氧化物/氧化物或CMC类型材料制造零件，同时还使用厚的纤维织构和/或复杂形状的纤维织构，并且以快速和可靠的方式这样做，同时提供对纤维织构内的固体颗粒的沉积和分布的良好控制，以便获得没有任何大孔隙的材料。

为此，本发明提供了一种制造复合材料零件的方法，该方法包括以下步骤：

-由耐火陶瓷纤维形成纤维织构；

-将纤维织构放置在模具中，所述模具在其底部包括由多孔材料制成的零件，所述织构的第一面支撑在所述零件上；

-用面向纤维织构的第二面布置的模具盖或盖子封闭模具；

-在压力下将液体注入纤维织构中，该液体含有耐火陶瓷颗粒的粉末或耐火陶瓷前体颗粒的粉末；

-经由多孔材料零件排出液体，该液体已经通过纤维织构，而所述多孔材料零件将耐火陶瓷颗粒的粉末或耐火陶瓷前体颗粒的粉末保留在所述织构内，以便获得填充有耐火陶瓷颗粒或耐火陶瓷前体颗粒的纤维预制件，该液体经由存在于模具底部的至少一个排放口排出，穿孔的刚性元件插入模具的底部和多孔材料零件之间；