[发明专利]一种铝基碳化硅连续纤维材料缠绕成型装置

说明书

本发明公开了一种铝基碳化硅连续纤维材料缠绕成型装置，包括：纱架、熔铝炉和缠绕机，纱架与熔铝炉之间设置有进丝口，熔铝炉与缠绕机之间设置有出丝口；纱架内设置有多个纱锭和多个与纱锭以及进丝口相适配的导向滚动轮，初始纤维材料从纱锭上经导向滚动轮和进丝口进入到熔铝炉内；熔铝炉包括坩埚、熔铝炉加热装置、铝液罐、绕转机构和进料口，熔铝炉加热装置设置在坩埚外周，铝液罐设置在坩埚内，绕转机构设置在铝液罐内，铝液罐内铝液液面等于或者低于进丝口高度，初始纤维材料从进丝口进入到熔铝炉内且绕经绕转机构浸入到铝液内后经出丝口送出所述熔铝炉；缠绕机包括模具，浸润铝液后的纤维材料进入缠绕机内后被绕设在模具上。

技术领域

本发明涉及铝基碳化硅连续纤维材料制备装置技术领域，特别涉及一种铝基碳化硅连续纤维材料缠绕成型装置。

背景技术

铝基复合材料因具有密度低、高比强、高比模、高耐磨性和低热膨胀系数等优异特性，已经广泛地应用到航空航天、汽车、电子封装和交通运输等领域。但随着科技的发展，尤其是航空航天领域对材料性能的要求日益提高，迫切需要对铝基复合材料进行性能提升。目前，铝基复合材料主要分为颗粒增强铝基复合材料和纤维增强铝基复合材料。颗粒增强铝基复合材料虽然具有较高的强度，但是其断裂韧性较差，使用可靠性不足；纤维增强铝基复合材料，尤其是连续纤维增强铝基复合材料既能保证复合材料的强度，又能提高材料的断裂韧性和抗冲击性能等。而纤维增强铝基复合材料目前主要使用碳纤维，碳纤维由于会和铝反应，导致纤维强度下降，所以必须对碳纤维进行多次界面处理，使材料的制备工艺更加复杂。

碳化硅纤维作为一种典型的高性能陶瓷纤维，其与铝的界面相容性较好，二者不会发生化学反应，而且碳化硅纤维具有良好的耐高温性能和耐氧化性能，将其用于铝基复合材料可以有效提高材料的强度、耐温性能、耐腐蚀性能和断裂韧性等。纤维增强金属基复合材料能综合金属和SiC各自的优点，可同时具有优异的结构承载功能、卓越的热控功能以及独特的防共振功能。利用SiC良好的承载能力和复合材料的耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及高强度、高韧性等优异性能，广泛地应用于航天，化工，机械等领域，它综合了金属塑性、韧性以及陶瓷材料的高温度、硬度，高模量，耐腐蚀的优点，可在高温、腐蚀、磨损等苛刻的工作条件下使用。

缠绕成型工艺，指将以树脂胶液浸泡的连续纤维或布带，依循工艺规范缠绕到芯模上，固化脱模并获得复合材料制品。缠绕工艺有干、湿法缠绕两类，干法工艺成型，含胶量较低、工艺参数控制准确、壳体性能水平较高；湿法工艺则具备周期短、经济、纤维损伤小等优势。缠绕工艺制成的纤维连续性好、强度高、适用于机械化生产且周期短。纤维缠绕复合材料壳体成熟已应用于火箭发动机制造领域。目前，缠绕制品在军、民两方面都有应用。军品制造主要考虑到该型制品的高性能、精确缠绕结构等优点，民用产品涵盖有贮罐、管材等。