[发明专利]一种陶瓷基复合材料构件共固化成型工艺

说明书

本发明一种陶瓷基复合材料构件共固化成型工艺，该工艺根据成型及铺层设计方案将碳化硅纤维预浸料裁剪、铺贴，通过预成型或热压成型分别制备预制体A、B、C、D，将预制体A、B、C及D相互之间通过胶粘辅助体系粘结，经热压固化制备共固化构件，经高温碳化制备多孔体构件；多孔体构件通过熔融渗硅的方法制备得到碳化硅纤维增强的CMC构件。该方法可用于陶瓷基复合材料复杂构件的整体成型，提高了复杂构件的成型质量，降低了制备成本，对于提高复杂构件的使用寿命及性能等具有重要意义。

技术领域

本发明是一种陶瓷基复合材料构件共固化成型工艺，属于复合材料成型制造技术领域。

技术背景

CMC(陶瓷基复合材料)由于其优良的耐高温性能而在高压压气机叶片和机匣、高压和低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器和排气喷管等热端部件具有重要的应用。陶瓷基复合材料应用范围较广，所涉及构件种类多，形状复杂。结合陶瓷基复合材料成型工艺特点，对于部分结构较为复杂的陶瓷基复合材料构件整体成型具有一定难度。

现有采用预浸料共固化成型工艺多应用于树脂基复合材料加筋构件、复杂构件的成型中，有助于提高复合材料构件的成型效率及成型质量，但在陶瓷基复合材料复杂构件的成型过程中未有涉及。一方面和陶瓷基复合材料的工艺过程有关，目前国内较多采用CVI或PIP工艺制备陶瓷基复合材料构件时无需采用预浸料，故不涉及共固化工艺过程，国内外采用预浸料-熔渗工艺的研究中所制备陶瓷基复合材料的应用范围正在逐步扩大，现阶段所涉及复杂构件较少，故采用预浸料共固化-熔渗制备复杂结构陶瓷基复合材料构件的研究鲜有报道。

发明内容

本发明正是针对现有技术成型陶瓷基复合材料复杂构件工艺难题而提供了一种陶瓷基复合材料构件共固化成型工艺，实现了陶瓷基复合材料预浸料通过共固化工艺整体成型陶瓷基复合材料预制体，随后高温烧结制备多孔体，并通过熔融渗硅制备陶瓷基复合材料整体构件，实现复杂构件的整体成型。通过该工艺有效降低了陶瓷及复合材料复杂构件的成型难度，对于提高构件的成型质量具有重要意义。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种陶瓷基复合材料构件共固化成型工艺，其特征在于：该共固化成型工艺的步骤为：

步骤一、裁剪SiC纤维预浸料，按照构件成型的铺层设计进行铺贴，制备SiC纤维预浸料预制体；

步骤二、将步骤一所制备SiC纤维预浸料预制体装入预成型工装，通过预成型制备成型构件的不同组件，成型方法选择如下方法中的一种：

第一种：热压固化成型，成型温度为100～400℃，成型压力约为1～10MPa，保压时间为1～5h；

第二种：压力预成型，在室温条件下对SiC纤维预浸料预制体进行预成型，成型压力约为1～5MPa，保压时间为1～2h；

步骤三、将成型构件的不同组件进行组合，在连接面上涂抹胶粘剂，胶粘剂采用与SiC纤维预浸料相同的树脂体系，将组合体放入成型工装，通过热压固化成型，成型温度为100～400℃，成型压力约为1～10MPa，保压时间约为1～5h，制备共固化构件；

步骤四、将制备的共固化构件通过高温碳化处理的方式得到多孔体构件，多孔体制备的最高温度为1200℃，保温时间1～5h；

步骤五、将制备的多孔体构件通过高温熔融渗硅的方式得到陶瓷基复合材料构件，熔融渗硅的温度为1400℃～1600℃，保温时间0.5～5h。

步骤二中所述热压固化成型的方式为热压机模压成型、热压罐成型、真空袋热压及其组合热压成型方式，热压环境气氛为空气气氛、惰性气氛及真空环境。

步骤三中所述的胶粘剂为树脂体系料浆或树脂体系胶膜。

本发明的优点和特点：