[发明专利]一种SiC/SiC复合材料复杂筋结构蒙皮的制备方法

说明书

本发明涉及一种SiC/SiC复合材料复杂筋结构蒙皮的制备方法，包括：(1)根据构件尺寸分体式编织蒙皮及筋条纤维预制体；(2)将蒙皮与筋条纤维预制体通过SiC纤维缝合连接，得到加筋蒙皮纤维预制体；(3)将加筋蒙皮纤维预制体进行化学气相沉积制备界面层；(4)然后用陶瓷先驱体溶液进行浸渍；(5)将步骤(4)后的加筋蒙皮纤维预制体装入模具中模压定型；(6)将带模具的加筋蒙皮纤维预制体进行高温裂解；(7)重复步骤4和步骤6多次循环后，脱模得到初步致密化的多孔加筋蒙皮坯体；(8)对加筋蒙皮坯体重复浸渍‑装模‑高温裂解‑脱模过程，得到致密化的复杂筋结构蒙皮坯体。本发明的制备方法低成本、普适性强、可靠性高。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种SiC/SiC复合材料复杂筋结构蒙皮的制备方法。

背景技术

近几年，随着飞行器飞行速度的提升，因空气加热使得飞行器表面蒙皮温度大大提高。与传统高温合金相比，SiC/SiC复合材料密度仅为高温合金的1/3～1/4，具有高强高模及高温抗氧化等优异性能，是高超声速飞行器蒙皮的理想应用材料。飞行器蒙皮通常尺寸大，为保证足够的刚度，蒙皮加筋结构复杂多样。目前制造SiC/SiC复合材料大尺寸加筋蒙皮结构通常有两种方法：一是采用分体式制造，通过制备分体的蒙皮及筋条构件，最终连接装配成型；二是采用整体编织，将加筋蒙皮整体编织，通过模具定型整体致密化成形。

分体式制造SiC/SiC复合材料复杂筋结构蒙皮不受加筋结构形式限制，方法灵活，但构件整体性较差，SiC/SiC复合材料连接强度的可靠性是否能满足实际构件应用尚待验证。采用整体编织方法，加筋结构与蒙皮通过纤维相连，致密化后构件整体性较好，可靠性高，但整体编织难度大，过程复杂，时间长，成本高，且适用范围受加筋结构形式所限，面对较为复杂的加筋结构形式(如米型加筋结构等)，无法整体编织成型，不利于工程化应用。针对SiC/SiC复合材料复杂筋结构蒙皮的低成本、普适性强、可靠性高的制造方法亟待开发。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种SiC/SiC复合材料复杂筋结构蒙皮的制备方法，本发明的制备方法低成本、普适性强、可靠性高。

一种SiC/SiC复合材料复杂筋结构蒙皮，其特征在于，包括以下步骤：

1预制体编织：根据构件尺寸分体式编织蒙皮及筋条纤维预制体；

2缝合：将蒙皮与筋条纤维预制体通过SiC纤维缝合连接，得到加筋蒙皮的纤维预制体；

3界面层制备：将加筋蒙皮纤维预制体放入化学气相沉积炉中制备界面层，得到带界面层的加筋蒙皮纤维预制体；

4先驱体浸渍：将带界面层的加筋蒙皮纤维预制体置于真空浸渍设备中，用真空泵对真空浸渍设备抽真空，真空浸渍设备内腔压力100Pa时，将先驱体溶液通过不锈钢管路引入真空浸渍设备内腔，最终使带界面层的加筋蒙皮纤维预制体全部淹没于陶瓷先驱体溶液中，浸渍处理24-48h；

5模压：将带界面层的加筋蒙皮纤维预制体装入模具中，模压定型；

6高温裂解：将带模具的加筋蒙皮纤维预制体放入高温裂解炉中高温裂解，高温裂解环境为真空环境或气氛环境中的一种，升温至先驱体陶瓷化转变点温度后保温0.5-2h；

7初步致密化循环：重复步骤4和步骤6至3-4次循环后，脱模得到多孔的加筋蒙皮坯体；