[发明专利]一种C/SiC复合材料镜筒支架成型模具及制造方法

说明书

本发明公开了一种C/SiC复合材料镜筒支架成型模具及其制造方法，涉及成型模具技术领域。一种C/SiC复合材料镜筒支架成型模具，其包括内环定型底座、周向三爪模具、加强环模具以及定心轴；内环定型底座包括定型面和放置面，周向三爪模具包括沿定型面圆周方向设置的第一定型支臂、第二定型支臂和第三定型支臂。本发明通过组装式的模具可以先铺设预制体后再整体成型，减小各部件的密度差异产生的变形，进而提高镜筒支架的良品率，也即解决了现有镜筒支架构件通常是单独制备各个零件至一定密度后，存在零件变形大导致装配工艺性差的问题。

技术领域

本发明涉及成型模具技术领域，具体涉及一种C/SiC复合材料镜筒支架成型模具及制造方法。

背景技术

本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的发明内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。

连续碳纤维增强陶瓷基复合材料(Continuous Fiber Reinforced CeramicMatrix Composites,CFCC)继承了陶瓷本身的低密度、高强度、抗氧化等优异特性，又克服了陶瓷脆性大和可靠性差的弱点，表现出类似于金属的断裂行为，且对裂纹不敏感、不易发生灾难性断裂，尤其是碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料也即C/SiC复合材料，C/SiC复合材料综合了C/C复合材料和SiC陶瓷的优点，具有比强高、比模量高、温度稳定性好、耐高、低温、低密度等一系列优异性能，在卫星光机结构材料领域具有巨大的应用潜力。

化学气相渗透(Chemical Vapor Infiltration,CVI)是制备碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的成熟工艺，可以在900-1000℃的中温、低压或常压条件下由气态先驱体连续沉积复合材料的不同成分，即界面相、基体和外涂层。初始材料是n(通常n＝2或3)维多孔纤维预制体。在预制体制备过程中(CVI)，界面相和SiC基体被沉积到预制体孔隙内部的纤维表面。具有以下突出优点：实用性强，制备温度较低；有效实现复合材料在微观尺寸上的成分设计；适于制备高纤维体积分数、形状复杂、净尺寸、尺寸范围宽的制品；制备过程对纤维损伤小。

镜筒支架是太空望远镜中的重要结构承力件，由于其极端的工作环境和发射条件，镜筒支架的刚度、稳定性、结构强度、重量控制、热膨胀系数和面内的准各向同性都极大的影响着太空望远镜能否顺利实现工作功能。

随着观测任务的发展，太空望远镜的整体强度、刚度的要求也随之发展，传统的金属镜筒支架构件由于自重大、热膨胀系数大等原因，不适应于发射任务需求。因此，采用陶瓷基复合材料镜筒构件是发展趋势。以往制造陶瓷基复合材料镜筒支架构件，往往采用单独制备各个零件至一定密度后，进行组装、铆接，将多个零件连接成为一个整体，该工艺路线存在着以下缺点：

(1)零件变形大导致装配工艺性差

采用CVI法制备连续碳纤维增强陶瓷基复合材料镜筒支架零件的过程中，纤维预制体需要经历多次的升、降温变化，其内部的孔隙逐渐致密，而零件各部位的密度差异将不可避免的带来变形，随着致密化程度的提高，这些变形难以消除，对零件装配带来极大困难，零件报废率较高。

(2)镜筒支架产品整体刚度较低、基频波动大

采用多个零件组装、连接而成的支架产品在装配过程中不可避免的会存在装配间隙(贴面间隙、对缝间隙、连接件间隙等)这些间隙都会导致传载弱化、强度、刚度和基频降低等不良现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种C/SiC复合材料镜筒支架成型模具及制造方法，以解决现有镜筒支架构件通常是单独制备各个零件至一定密度后，进行组装、铆接，存在零件变形大导致装配工艺性差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：