[发明专利]一种铼铱-碳碳发动机推力室及其集成制备方法

权利要求书

1.一种铼铱-碳碳发动机推力室集成制备方法，其特征在于：

S1、根据发动机推力室的内型面，设计并加工燃烧室段石墨芯模和延伸段石墨芯模；

S2、对燃烧室段石墨芯模进行沉积铱涂层前的预处理，之后采用电弧沉积工艺制备抗氧化铱涂层，具体步骤如下：

1)采用锻造或铸造工艺加工铱阴极靶材，除油后安装在电弧沉积设备上，作为阴极；

2)将预处理后的芯模除油酸洗，烘干后放在真空室支架上，芯模作为阳极；

3)抽取真空，真空表压≤1.33×10^-2Pa以下开始沉积铱涂层，沉积时间保证铱涂层的厚度在设定范围内；

4)铱涂层沉积完成后，芯模随真空室冷却至50℃以下后，打开真空室取出芯模；

S3、采用化学气相沉积方法在S2处理后的燃烧室段石墨芯模表面制备过渡铼层，得到沉积铼铱的燃烧室段芯模；

S4、将沉积铼铱的燃烧室段芯模和延伸段石墨芯模配车连接；

S5、以碳纤维为原材料，通过二维层连的编织方法在连接后的芯模上编织碳纤维预制体；采用化学气相渗透法对所述的碳纤维预制体沉积热解碳，复合成型为碳碳复合材料；

S6、采用机械加工的方法去除延伸段石墨芯模；

S7、在碳碳复合材料内外表面采用反应烧结法制备高温抗冲刷涂层；

S8、在推力室入口端采用钎焊工艺制备过渡铌环；

S9、将燃烧室段芯模采用机械加工的方式去除。

2.根据权利要求1所述的集成制备方法，其特征在于：S3步骤通过下述方式实现：

1)将S2处理后的燃烧室段石墨芯模除油，烘干后放在石英反应腔内样品台上；

2)腔体抽真空，真空表压≤10Pa以下后通入载气氩气并使反应腔气压值稳定在30-200mbar、加热芯模、加热输气管道、加热反应前躯体，待上述各参数达到预设值后开始沉积铼层；

3)连续沉积铼层的时间不超过4～5小时，然后依次关闭前躯体加热、关闭输气管道加热、关闭芯模加热、关闭氩气输入、调节反应腔压强≤10Pa，芯模随石英腔冷却至50℃以下后，打开石英腔取出芯模；

4)对芯模外表面的铼层进行表面处理；

5)重复步骤1)—4)，直到芯模各部位铼层厚度达到设定值，结束化学气相沉积工艺沉积铼层。

3.根据权利要求1所述的集成制备方法，其特征在于：S1加工的中燃烧室段石墨芯模和延伸段石墨芯模表面粗糙度不大于0.3，材料包含但不限于三高石墨、等静压石墨。

4.根据权利要求1所述的集成制备方法，其特征在于：S2中的预处理为在燃烧室段石墨芯模外表面沉积厚度为几十微米的过渡铼层。

5.根据权利要求1所述的集成制备方法，其特征在于：S2中电弧沉积工艺为：弧电流为50～70A，线圈电流1～10A。

6.根据权利要求1所述的集成制备方法，其特征在于：碳纤维预制体的纤维体积含量为50～60％，织物厚度为2～6mm。

7.根据权利要求1所述的集成制备方法，其特征在于：S5中将带芯模的碳纤维预制体置于化学气相沉积炉的仿形沉积腔室内，采用化学气相渗透法对所述的碳纤维预制体沉积热解碳，复合成型为碳/碳复合材料；所述仿形沉积腔室为环绕碳纤维预制体的仿形石墨圆筒，圆筒上下为多孔石墨筛板；沉积温度900-1200℃，炉内压力0.5-3kPa，每轮次沉积时间30-150h，沉积轮次3-10次。

8.根据权利要求1所述的集成制备方法，其特征在于：所述的高温抗冲刷涂层包括难熔金属复相涂层和表面封釉层；所述的难熔金属复相涂层通过涂覆、固化、热处理后形成，热处理温度为1000-1600℃；所述的表面封釉层通过涂覆、固化后形成，固化温度为180-300℃。

9.根据权利要求8所述的集成制备方法，其特征在于：难熔金属复相涂层的组分包括铪、钨、镍、硅的碳化物、硼化物和氧化物；表面封釉层的组分包括二氧化硅和三氧化二硼。