[发明专利]一种新型陶瓷基复合材料表面涂层的模块化集成工装

说明书

本发明属于涂层加工设备技术领域，特别涉及一种新型陶瓷基复合材料表面涂层的模块化集成工装。所述工装包括工装主体、第一夹具、第二夹具和螺栓；所述工装主体的圆周曲面上设置有若干个安装槽，所述安装槽的槽底均设置有螺栓槽，用于螺接安装螺栓，且可调节螺栓在螺栓槽上的安装位置；所述第一夹具或第二夹具均可螺栓安装在安装槽内。采用本发明提出的模块化集成工装，可灵活调节复合材料基体试样的大小、形状、厚度，极大的提高喷涂效率，简化喷涂工序，降低工装成本，最终实现陶瓷基复合材料表面涂层的高通量制备。

技术领域

本发明属于涂层加工设备技术领域，特别涉及一种新型陶瓷基复合材料表面涂层的模块化集成工装。

背景技术

当前传统高温合金材料的使用温度和服役性能已接近极限，难以满足新一代先进航空发动机高推重比和高效能的设计要求。新一代先进航空发动机涡轮前进口温度达到1400℃以上，这大大超过了现有镍基高温合金所能承受的最高温度(1100℃)。连续纤维增强陶瓷基复合材料具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化等优点，同时兼具纤维的增强增韧作用，克服了纯陶瓷断裂韧性低和抗外部载荷冲击性能差的缺点，在先进航空发动机热端部件上的应用日益广泛，已成为先进航空发动机高温材料的发展方向。该新型陶瓷基复合材料是替代高温合金材料、实现在航空发动机高温部件上应用最理想的候选材料。

由于航空发动机中，燃油的燃烧会产生多种腐蚀性的盐，同时还含有大量的水蒸汽，这使得碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机高温水氧耦合的燃气环境下存在性能退化的问题。因为高温下SiC先氧化生成SiO2，SiO2再与水蒸气反应生成挥发性Si(OH)4，造成复合材料失重，导致复材性能迅速衰退。目前最有效可行的解决办法就是在复合材料表面沉积一层环境障涂层(Environmental Barrier Coating，EBC)，该涂层能够在复合材料与发动机燃气环境间建立一道屏障，阻碍腐蚀性介质侵入复材基体、减小燃气环境对复材性能的影响，起到抗水氧腐蚀、抗高温熔盐腐蚀、抗氧化和热防护等保护作用。

此外，航空发动机在运行时为了减小涡轮叶片与外环之间的径向气流间隙、减少发动机内部气体泄漏以获得最大压差、保证发动机的稳定性和安全性，需要在涡轮外环表面制备可磨耗封严涂层来控制和调节叶片与外环间的径向间隙。对于陶瓷基复合材料涡轮外环而言，此构件不仅需要在表面制备EBC涂层，还需在EBC涂层上制备可磨耗封严涂层，这就是EBC/可磨耗一体化涂层。

目前传统的涂层喷涂工装只能装夹一种或两种基体试样，如果试样尺寸发生变化，就需要重新设计工装。同时传统喷涂工装仅适用于固定工艺参数，喷涂一种涂层，无法实现单次喷涂多种涂层，喷涂工序较为繁琐。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新型陶瓷基复合材料表面涂层的模块化集成工装，所述工装包括工装主体、第一夹具、第二夹具和螺栓；

所述工装主体的圆周曲面上设置有若干个安装槽，所述安装槽的槽底均设置有螺栓槽，用于螺接安装螺栓，且可调节螺栓在螺栓槽上的安装位置；

所述第一夹具或第二夹具均可螺栓安装在安装槽内。

进一步的，所述安装槽包括方形槽和圆形槽；所述第一夹具可通过螺栓安装在方形槽内；所述第二夹具可通过螺栓安装在圆形槽内。

进一步的，所述第一夹具包括若干组第一夹块；所述第一夹块为扇环形结构，所述第一夹块上设置有螺孔，用于安装螺栓，若干组所述第一夹块的合围构成第一夹持工位。

进一步的，所述第二夹具包括若干组第二夹块；所述第二夹块为直角结构，所述第二夹块上设置有螺孔，用于安装螺栓，若干组所述第二夹块的合围构成第二夹持工位。

进一步的，所述工装还包括垫片，所述垫片可设置在第一夹持工位或第二夹持工位内。

进一步的，所述安装槽还包括大方形槽。

进一步的，所述工装的所有零部件的材质，均采用高纯石墨。