[发明专利]用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具及制备方法

权利要求书

1.一种用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具，其特征在于：

包括内模定型模具(2)、外模定型模具、底盘定型模具(1)和校型定型模具(4)；

所述内模定型模具(2)的外侧面与所述陶瓷基复合材料单头部火焰筒的内侧面相适配，所述内模定型模具(2)的轴向高度为陶瓷基复合材料单头部火焰筒的轴向高度的1-1.8倍，内模定型模具(2)侧面设置有多个内模通气孔；所述内模定型模具(2)的外侧用于缠绕纤维布；

所述外模定型模具的内侧面与缠绕纤维布的内模定型模具(2)的外侧面相适配，所述外模定型模具包括多个外模扇形段(3)，所述外模扇形段(3)的上端设置有沿径向向外凸出的上边沿(32)，下端设置有沿径向向外凸出的下边沿(34)，所述上边沿(32)上设置有至少一个轴向第一螺纹孔(31)，用于与校型定型模具(4)连接，下边沿(34)设置有至少一个轴向第二螺纹孔(33)，用于与底盘定型模具(1)连接；

所述外模定型模具的轴向高度为陶瓷基复合材料单头部火焰筒的轴向高度的1-1.6倍，外模定型模具设置有多个与内模通气孔相对应的外模通气孔；

所述底盘定型模具(1)包括第一圆环，所述第一圆环沿周向设置多个与第二螺纹孔(33)对应的第三螺纹孔(11)；所述第一圆环内径与缠绕纤维布的内模定型模具(2)下段外侧相适配；

所述校型定型模具(4)包括设置在中心的第二圆环(41)和固定在第二圆环(41)上且沿第二圆环(41)径向均布的多个与外模扇形段(3)数量相同的固定杆(42)，每个所述固定杆(42)具有与第一螺纹孔(31)相对应的第四螺纹孔(43)。

2.根据权利要求1所述的用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具，其特征在于：

所述上边沿(32)和下边沿(34)均在周向延伸方向的两端设置有向上的凸台，所述凸台上设置有通孔，所述通孔用于紧固相邻的外模扇形段(3)。

3.根据权利要求1或2所述的用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具，其特征在于：

所述内模定型模具(2)和外模定型模具的壁厚为4-20mm；

所述内模通气孔和外模通气孔的直径为4-12mm。

4.一种用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的制备方法，其特征在于，基于权利要求1-3任一所述的用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具，具有以下步骤：

S1、采用纤维束编织纤维布，同时制备内模定型模具(2)、外模定型模具、底盘定型模具(1)和校型定型模具(4)；

S2、将步骤1中的纤维布均匀缠绕在内模定型模具(2)的外侧面，缠绕厚度为目标陶瓷基复合材料单头部火焰筒设计厚度的1～1.9倍；采用纤维束通过内模通气孔对纤维布进行对穿缝制，将缠绕纤维布的内模定型模具(2)下端插入底盘定型模具(1)的第一圆环内，再与外模定型模具和校型定型模具(4)合模，制备得纤维预制体；

S3、采用化学气相沉积在纤维预制体上制备界面层；

S4、采用熔融渗硅工艺，在界面层表面制备碳化硅基层；

S5、去除内模定型模具(2)、外模定型模具、底盘定型模具(1)和校型定型模具(4)，得陶瓷基复合材料单头部火焰筒坯料；

S6、按照目标陶瓷基复合材料单头部火焰筒的形状和大小，对陶瓷基复合材料单头部火焰筒坯料进行加工，并采用激光制孔方式在陶瓷基复合材料单头部火焰筒坯料侧壁上制备气膜孔和电嘴壶孔，得陶瓷基复合材料单头部火焰筒半成品；

S7、通过碳化硅销钉，将目标陶瓷基复合材料单头部火焰筒的电嘴壶部件与电嘴壶孔连接，再将连接电嘴壶部件的陶瓷基复合材料单头部火焰筒半成品按照步骤S4相同的方式制备碳化硅层，使电嘴壶部件与陶瓷基复合材料单头部火焰筒半成品同质连接；

S8、采用热处理方式对连接电嘴壶部件的陶瓷基复合材料单头部火焰筒半成品进行致密化处理，得到目标陶瓷基复合材料单头部火焰筒。

5.根据权利要求4所述的用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的制备方法，其特征在于：

步骤S1中所述编织纤维布的原料为碳纤维束，相对应的，步骤S3中所述采用化学气相沉积制备的界面层为热解碳界面层；

或步骤S1中所述编织纤维布的原料为碳化硅纤维束，相对应的，步骤S3中所述采用化学气相沉积制备的界面层为氮化硼界面层。