[发明专利]一种纤维增强陶瓷基复合材料耐热板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维增强陶瓷基复合材料耐热板及其制备方法，所述耐热板背部设置凸台，所述凸台设有凹槽，凹槽设有内螺纹，凹槽螺纹连接螺柱，所述螺柱长度大于凹槽深度。本发明在凸台内部设置凹槽并加工内螺纹，制备过程中在与螺柱连接后通过步骤（6）重复浸渍‑固化‑裂解工序使螺柱与螺纹之间的缝隙填充陶瓷基体，将凸台和螺柱固定连接为一体作为连接件，相较将凸台加工成有外螺纹的连接方法，本发明减少凸台高度和厚度，避免了凸台芯部不致密、强度低等问题。

技术领域

本发明属于耐热板技术领域，具体涉及一种适合高温、高速、高压气流冲刷防护的纤维增强陶瓷基复合材料耐热板及其制备方法。

背景技术

纤维增强陶瓷基复合材料耐热板通过与金属升降支架配合将发动机尾焰偏流走，耐热板正面需要承受发动机高温、高压、高速焰流的冲刷。耐热板与背部金属支架的连接多采用耐热板设置通孔使用螺钉与背部金属支架连接的方法，虽然该连接方式连接强度较高，但是该连接方式使用的高温合金螺钉耐温性能满足不了实际应用，且发动机尾焰会沿着螺钉孔进入到耐热板背部，导致金属支架烧蚀，大幅度降低使用寿命，从而提高了使用成本。

为了解决上述问题，目前通常在耐热板背部设置凸台，将凸台与金属支架连接的方式连接耐热板与金属支架。可以将凸台外部加工成外螺纹，通过螺纹连接与金属支架连接。为了达到一定连接强度，凸台需达到一定的尺寸要求。但由于凸台尺寸较大，其芯部较难致密，芯部强度较低，机械强度和抗热震性能仍较差，不能很好的满足和解决这一难题。

发明内容

针对上述大尺寸凸台芯部较难致密，芯部强度较低，机械强度和抗热震性能较差的问题，本发明提供了一种纤维增强陶瓷基复合材料耐热板，完美的解决了现有技术的难题。

本发明还提供了上述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纤维增强陶瓷基复合材料耐热板，所述耐热板背部设置凸台，所述凸台设有凹槽，凹槽设有内螺纹，凹槽螺纹连接螺柱，所述螺柱长度大于凹槽深度。所述凹槽与螺柱之间的螺纹缝隙内填充有陶瓷基体。

本发明提供了上述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其包括如下步骤：

（1）制备预制体：将连续碳纤维或碳化硅纤维制备成与最终产品形状一致、尺寸富有余量的纤维预制体；

（2）制备界面层：将步骤（1）所得的纤维预制体采用模具固定，经CVI沉积热解炭界面层；

（3）浸渍-固化-裂解：将步骤（2）所得的预制体坯体使用模具固定，重复浸渍-固化-裂解2-4次；所述裂解包括低温裂解和/或高温裂解，所述低温裂解的裂解温度为950℃-1300℃，高温裂解的裂解温度为1300-1500℃；

（4）机械加工：将步骤（3）所得制品按照设计尺寸加工凸台，并对凸台加工内螺纹；

（5）安装螺柱：将与凸台内螺纹螺纹配合的螺柱与凸台螺纹连接，采用模具固定，保证螺柱与凸台凹槽同轴配合；

（6）重复浸渍-固化-裂解：将步骤（5）所得制品连带模具重复浸渍-固化-裂解2-4次，裂解为裂解温度850-1300℃的低温裂解；再重复浸渍-固化-裂解1-2次，裂解为裂解温度1300-1500℃的高温裂解；

（7）CVI制备增密SiC基体：为了提高螺柱和凸台配合强度，将步骤（6）所得制品采用CVI技术制备SiC基体，封填螺纹配合处和凸台深处微小孔隙；

（8）CVD沉积SiC涂层：将伸出凸台的螺柱用碳纸包覆，然后放入化学气相沉积炉中，在步骤（7）所得制品表面化学气相沉积一层SiC涂层，然后拆除碳纸，即得到纤维增强陶瓷基复合材料耐热板。