[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

说明书

本发明涉及一种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，以解决现有技术制备的陶瓷基复合材料火焰筒致密性差，且针对单头部火焰筒的完整制备的工艺较复杂的技术问题。该定型模具包括与单头部火焰筒的内侧面相适配的内模定型模具、与缠绕纤维布的内模定型模具相适配的多个外模扇形段组成的外模定型模具、底盘定型模具和校型定型模具；内模定型模具和外模定型模具设置有相对应的通气孔。该制备方法包括：1、编织纤维布；2、制备纤维预制体；3、制备界面层；4、制备碳化硅层；5、去除定型模具，进行机械加工，制备单头部火焰筒半成品；6、同质连接；7、致密化处理得到目标陶瓷基复合材料单头部火焰筒。

技术领域

本发明涉及陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型制备方法，具体涉及一种用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具及陶瓷基复合材料单头部火焰筒的制备方法。

背景技术

航空发动机燃烧室包含进气装置、壳体、火焰筒、喷嘴和点火器等装置，火焰筒是燃烧室中包容主燃气流的核心部件，受高热环境和气流作用侵蚀最为严重。陶瓷基复合材料具有密度低(2.2～3.0g/cm³)、耐腐蚀、强韧性高、耐热温度高(1150～1350℃)等优势，陶瓷基复合材料密度仅为高温合金的1/3～1/4、耐热温度比高温合金高150～350℃、耐酸碱腐蚀、强韧性高；同时，陶瓷基复合材料在高温燃气环境中反应所生成的氧化物保护膜能够封堵材料表面的裂纹和孔隙，阻止外界氧向材料内部扩散，从而保证构件的高温稳定性和长时使用寿命。因此，采用陶瓷基复合材料制备新一代航空发动机火焰筒已成为必然趋势。

公告号为CN106966738A的中国专利公开了一种自愈合陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，该方法采用化学气相沉积+先驱体浸渍裂解技术(CVI+PIP)制备陶瓷基复合材料火焰筒。该专利采用的先驱体浸渍裂解技术对材料的致密化程度较低，易造成材料内部组织疏松从而降低火焰筒的力学性能且该专利仅从陶瓷基复合材料火焰筒材料制备角度论述，并未从工艺实现角度明确复杂构型的单头部火焰筒的具体成型过程。

如图1所示为单头部火焰筒结构示意图；单头部火焰筒的筒体为一体式回转体，由内至外包括三层，分别为内部纤维层、界面层和外部碳化硅基层；单头部火焰筒本体的筒壁上设有呈阵列排布的气膜孔02，且一端筒壁上设有多个用于与发动机相应零件连接的装配孔01和注入发动机燃油的电嘴壶部件03，电嘴壶部件03通过碳化硅销钉04。但是，针对单头部火焰筒的结构，制备完整的陶瓷基复合材料单头部火焰筒的工艺较为复杂。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术制备的陶瓷基复合材料单头部火焰筒致密性差，材料内部组织疏松，且针对单头部火焰筒的完整制备的工艺较复杂的技术问题，提出一种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。

本发明的技术方案为：

一种用于陶瓷基复合材料单头部火焰筒的定型模具，其特殊之处在于：

包括内模定型模具、外模定型模具、底盘定型模具和校型定型模具；

所述内模定型模具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，内模定型模具侧面设置有多个内模通气孔；所述内模定型模具的外侧用于缠绕纤维布；

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

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；