[发明专利]一种碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的成型方法

摘要

本发明属于碳化硅陶瓷基复合材料倒T字形截面构件的成型技术，涉及对一种碳化硅陶瓷基复合材料倒T字形截面构件的净尺寸成型方法的改进。它由底模1、左芯模2、中芯模5、右芯模6和压板3组成。本发明的制造步骤是模具制造；纤维预制体的制造；配料；真空浸渍；干燥；热模压；裂解。本发明工余量少，陶瓷基复合材料构件的几何尺寸精度及合格率高，精加工对纤维预制体的损伤程度小，构件的性能高，成本低。

主权项

一种碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的成型方法，其特征在于，（一）制备碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的成型工装成型工装由底模（1）、左芯模（2）、中芯模（5）、右芯模（6）和压板（3）组成。根据碳化硅陶瓷基复合材料倒T字形截面构件的数字模型制造出底模（1）、左芯模（2）、中芯模（5）、右芯模（6）和压板（3）高纯石墨模具；底模（1）、左芯模（2）、中芯模（5）、右芯模（6）和压板（3）与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形构件（4）的长度相等，底模（1）的上表面带有与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形构件（4）下表面相同的型面，底模（1）的左侧内表面与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形构件（4）左下侧面贴合，底模（1）的右侧内表面与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形构件（4）右下侧面贴合，左芯模（2）的底表面带有与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）左侧上表面相同的型面，左芯模（2）的左侧面与底模（1）左侧内表面贴合，左芯模（2）的右侧面与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）筋左侧面和中芯模（5）左侧面相贴合，左芯模（2）上表面与压板（3）的下表面相贴合，中芯模（5）的下表面带有与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）筋上表面相同的型面，中芯模（5）的上表面与压板（3）的下表面相贴合，右芯模（6）的下表面带有与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）上表面相同的型面，右芯模（6）的左侧面与碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）筋的右侧面和中芯模（5）的右侧面相贴合，右芯模（6）的右侧面与底模（1）的右侧内表面相贴合，右芯模（6）的上表面与压板（5）的下表面相贴合，压板（3）的下表面与左芯模（2）的上表面、中芯模（5）的上表面以及右芯模（6）的上表面相贴合，压板（3）的左侧面部分与底模（1）左侧内表面上部相贴合，压板（3）的右侧面部分与底模（1）右侧内表面上部相贴合；碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）的底板宽度等于底模（1）内侧下部的宽度，碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）的底板宽度等于左芯模（2）、中芯模（5）以及右芯模（6）的宽度之和，中芯模（5）的宽度等于碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）的筋宽，压板（3）的宽度等于底模（1）内侧上部的宽度，压板（3）侧面（8）的高度大于底模（1）内侧上部分内侧面（7）高度5mm以上，底模下部内侧面（9）的高度小于左芯模（2）和碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件（4）的底板高度之和，底模下部内侧面（9）的高度小于右芯模（6）和碳化硅陶瓷基复合材料倒T字形截面构件（4）的底板高度之和，底模下部内侧面（9）的高度小于碳化硅陶瓷基复合材料倒T字形截面构件（4）的底板、筋和中芯模（5）的高度之和；（二）碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的成型：2.1、纤维预制体的制造：根据碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的设计图纸，以连续纤维为原材料制造纤维预制体；2.2、配料：根据所研制碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的成型要求，以聚碳硅烷为溶质、二甲苯为溶剂，准确称量聚碳硅烷和二甲苯放入容器中充分搅拌，形成先驱体浸渍液，搅拌时间2～8小时，聚碳硅烷质量含量40～60%；2.3、真空浸渍：将纤维预制体放入底模中，然后依次按要求放置左芯模（2）、中芯模（5）、右芯模（6）、压板（3），之后将组装好的带纤维预制体的模具放入密闭容器中，抽真空至真空度‑0.09MPa以上，最后将先驱体浸渍液吸入密闭容器中，浸渍时间10～30小时；2.4、干燥：浸渍完成后，将带纤维预制体的模具取出，至于空气中，在室温条件下自然干燥，然后置于烘箱中在80～120℃条件下进一步烘干即可；2.5、热模压：将烘干后带纤维预制体的模具放入热压机的平台上，以10℃/min的升温速率升至190～220℃，恒温30分钟，恒温结束时，给模具加压至2～6MPa，然后保压自然降温至室温；2.6、裂解：经热模压后的带纤维预制体模具放入裂解炉中，在真空中以10℃/min的升温速率升至1100～1200℃，恒温1小时后，自然降温；重复上述2.3、2.4、2.6步骤四次后，去掉模具，再将碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的毛坯重复2.3、2.4、2.6步骤10到15次后，即完成碳化硅陶瓷基复合材料倒T形截面构件的制造。