[发明专利]一种陶瓷基复合材料固定铰链及制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷基复合材料固定铰链及制备方法。克服现有金属铰链存在的耐高温性能较差以及密度较高的问题。固定铰链包括下支座、上支座、转轴及转轴固定螺钉；下支座包括第一座体及间隔设置在第一座体表面的两个第一轴套；上支座包括第二座体及设置在第二座体上的第二轴套；第二轴套卡入两个第一轴套之间；转轴穿入两个第一轴套与第二轴套，将下支座与上支座铰接，上支座相对下支座可绕转轴转动；转轴固定螺钉插入第一轴套和/或第二轴套的轴孔内，并与转轴紧固，限制转轴转动；下支座、上支座、转轴及转轴固定螺钉均为陶瓷基复合材料，密度为2.0～2.4g/cmsupgt;3/supgt;，气孔率≦10％。‑150℃～1300℃温度条件下承受静载荷在95％以上。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基复合材料固定铰链及制备方法。

背景技术

铰链又称合页，是用来连接连接两个固体并允许两者之间做相对转动的机械装置。

现有铰链一般为金属材质，当温度大于1000℃后承受载荷能力会明显下降，随着温度增加承载能力持续下降直至失效，且金属密度高,应用于航空航天会带来额外重量载荷。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温环境下用陶瓷基复合材料固定铰链及制备方法，采用耐高温连接件将本发明铰链连接至需要转动的部件之间，随着动力机构运转以本铰链为中轴以实现部件之间在高温下的转动。克服现有金属铰链存在的耐高温性能较差以及密度较高的问题。本发明制备的陶瓷基复合材料固定铰链密度2.0～2.4g/cm³，气孔率≦10％。-150℃～1300℃温度条件下承受静载荷在95％以上。

本发明的技术方案是提供一种高温环境下用陶瓷基复合材料固定铰链，其特殊之处在于：包括下支座、上支座、转轴及转轴固定螺钉；

所述下支座包括第一座体及间隔设置在第一座体表面的两个第一轴套，两个第一轴套同轴设置且与第一座体为一体结构；

所述上支座包括第二座体及设置在第二座体上的第二轴套，第二轴套与第二座体为一体结构；

所述第二轴套卡入两个第一轴套之间；所述转轴穿入两个第一轴套与第二轴套，将下支座与上支座铰接，上支座相对下支座可绕转轴转动；

所述转轴固定螺钉插入第一轴套和/或第二轴套的轴孔内，并与转轴紧固，用于限制转轴转动；

所述下支座、上支座、转轴及转轴固定螺钉均为陶瓷基复合材料。

进一步地，为了增加层间强度及部件抗高温冲刷性，所述下支座、上支座采用三维针刺毡结构纤维预制体制备。

进一步地，为了保证转轴强度，所述转轴采用二维叠层缝合结构纤维预制体制备。

进一步地，为了保证连接可靠性及高温下零部件热匹配，转轴固定螺钉为C/SiC螺钉。

本发明还提供一种高温环境下用陶瓷基复合材料固定铰链的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、利用陶瓷基复合材料制备下支座、上支座、转轴及转轴固定螺钉；

步骤2、将第二轴套卡入两个第一轴套之间，然后将转轴插入两个第一轴套和第二轴套实现下支座与上支座铰接；

步骤3、将转轴固定螺钉插入第一轴套和/或第二轴套的轴孔内，并与转轴紧固，限制转轴转动。

进一步地，步骤1中下支座及上支座的具体制备过程如下：

步骤1a、预制体制备；

步骤1a1、采用硬化处理加工方法加工厚平板针刺毡，形成下支座芯模与上支座芯模；所述下支座芯模的具体结构根据下支座整体外形结构向内等间距偏置得到，所述上支座芯模的具体结构根据上支座整体外形结构向内等间距偏置得到，以保证下一步铺层能有最大数目的纤维连续；