[发明专利]一种SiC/SiC复合材料的连接方法

摘要

本发明涉及一种复合材料的连接方法，特别涉及一种SiC/SiC复合材料的连接方法，主要适用于大型复杂薄壁和尺寸精度要求高的SiC/SiC复合材料构件的连接。本发明提供的SiC/SiC复合材料连接方法中，SiC/SiC复合材料螺钉起到了紧固连接的作用，先驱体转化法生成的碳化硅起到了锁紧与粘接的作用，巧妙结合了紧固连接与粘接并充分发挥各自优点，连接强度和可靠性高。本发明提供了一种一体化制备大型复杂SiC/SiC复合材料构件的方法，在SiC/SiC复合材料的制造过程完成连接，缩短SiC/SiC复合材料构件的制备周期并降低成本。本发明提供一种SiC/SiC复合材料的连接方法，可以克服现有技术中粘接的脆性大且可靠性差、螺栓连接的构件表面形状改变、铆接的铆钉易脱出且可靠性差等缺点。

主权项

1.一种SiC/SiC复合材料的连接方法，其特征包括以下步骤：步骤一、SiC/SiC复合材料螺钉的制备：采用连续SiC纤维丝束纱线进行螺钉坯料纤维预制体的编织，编织采用2维、2.5维或3维的编织方式进行；对SiC纤维预制体表面的上浆剂以及其它杂质成分，进行酸性处理或热处理；制备界面层，通过化学气相渗透在SiC纤维预制体的纤维表面形成界面层，界面材料为热解碳、氮化硼或碳化硅，界面层厚度为10μm～100μm；真空浸渍，以液态聚碳硅烷作为浸渍剂真空浸渍上述SiC纤维预制体，真空度为‑0.05MPa～‑0.10MPa，浸渍时间20小时以上；热模压定型，将浸渍后的SiC纤维预制体置入石墨模具内并固定，在热压机上进行热模压定型，模压温度200℃～250℃、压力1.0MPa～4.0MPa、保压时间1小时～2小时，然后卸压自然降温至室温；高温裂解，将热模压定型后的SiC纤维预制体随模具放入裂解炉中在流动高纯氮气气氛下进行高温裂解，以100℃/h～600℃/h的升温速率从室温加热到1100℃，保温0.5小时～1小时后在氮气保护下自然降温至室温；致密化，重复上述真空浸渍‑高温裂解循环3次～6次后，SiC纤维预制体从石墨模具脱模，之后再重复真空浸渍‑高温裂解循环，直到每次循环后SiC纤维预制体增重小于1％为止；SiC/SiC复合材料螺钉的加工，将完全致密化后的SiC/SiC复合材料螺钉坯料精加工为螺钉，螺钉的长度比待连接部位总厚度大5mm～10mm，螺钉直径与螺钉孔直径相配合进行制定，加工采用金刚石刀具；然后使用去离子水对螺钉进行超声波清洗，并在烘箱中烘干，得到SiC/SiC复合材料螺钉；步骤二、螺钉孔的制备：将待连接的SiC/SiC复合材料构件A与SiC/SiC复合材料构件B按照装配关系预装配到位并固定，保证待连接部位完全贴合，在待连接部位根据螺钉配钻加工螺钉孔，孔径依据螺钉尺寸的配合条件进行制定；步骤三、SiC/SiC复合材料构件的装配与螺钉连接：将待连接的SiC/SiC复合材料构件A与SiC/SiC复合材料构件B按照装配关系装配到位并固定，将SiC/SiC复合材料螺钉旋入螺钉孔，并保证螺钉超出连接部位的上、下表面至少2mm，完成固定连接；步骤四、采用先驱体转化法在SiC/SiC复合材料螺钉与螺钉孔之间填充碳化硅基体：以液态聚碳硅烷真空浸渍上述连接件，真空度为‑0.05MPa～‑0.10MPa，浸渍时间20小时以上；将浸渍后的连接件放入裂解炉中在流动高纯氮气气氛下进行高温裂解，以100℃/h～600℃/h的升温速率从室温加热到1100℃，保温0.5小时～1小时，在氮气保护下自然降温至室温；重复上述真空浸渍‑高温裂解循环3次～6次；步骤五、对SiC/SiC复合材料螺钉与连接部位进行加工修整：采用机械加工的方式去除SiC/SiC复合材料螺钉超出连接部位上、下表面的多余部分，并对连接区域的型面进行精修，完成SiC/SiC复合材料的连接。