[發明專利]碳/碳基或陶瓷基復合材料緊固件的防松方法

有效

• 申請號: 201310003908.3
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN103102179A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 殷小瑋;郝秉磊;李貞;成來飛;張立同;劉小瀛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87;F16B33/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種復合材料緊固件的防松方法，具體涉及一種碳/碳基或陶瓷基復合材料緊固件的防松方法。

背景技術

碳/碳和陶瓷基復合材料具有優良的高溫比強度和高溫比模量，在航空航天飛行器等熱結構件上的應用日益受到關注。為了實現大型復雜熱結構件的制造，采用碳/碳或是陶瓷基復合材料緊固件進行集成是一個有效的途徑。由于航空航天飛行器在工作狀態中，大都存在不同程度的振動和噪聲問題，在沖擊振動或變載荷作用下，碳/碳以及陶瓷基復合材料緊固件經常會發生松動。緊固件的松動可能會引起整個熱結構件的失效，造成飛行器發生災難性的事故。因此，碳/碳和陶瓷基復合材料緊固件對航空航天飛行器的安全起著著至關重要的作用。

文獻1“Ke?Qingqing，Cheng?Laifei，Tong?Qiaoying，Zhang?Qing，Zhang?Litong.Microstructure?and?Properties?of?Joints?of2D?C/SiC?Composites?by?Riveting[J].Rare?Metal?Materials?and?Engineering.2006，35(9)：1497-1500.”公開了一種復合材料緊固件的防松方法，該方法采用二維C/SiC進行連接，然后在鉚釘孔和鉚釘之間沉積SiC，得到較為理想的連接結構。但這種連接方法是一種永久性的連接方法，不可拆卸。

文獻2“Hui?Mei，Laifei?Cheng，Qingqing?Ke，et?al.High-temperature?tensile?properties?and?oxidation?behavior?of?carbon?fiber?reinforced?silicon?carbide?bolts?in?a?simulated?re-entry?environment[J].Carbon.2010，48(11)：3007-3013.”公開了一種CVI制備2DC/SiC螺栓緊固件的高溫性能，由于C/SiC螺栓在1300℃較高溫時容易發生氧化失效且在振動環境中會發生松動，限制了陶瓷基復合材料螺栓緊固件的應用。

發明內容

為了克服現有復合材料緊固件的防松方法重復使用率差的不足，本發明提供一種碳/碳基或陶瓷基復合材料緊固件的防松方法。該方法對碳/碳基或陶瓷基復合材料緊固件浸滲入液態陶瓷先驅體，緊固件緊固連接后，得到改性后的緊固件。然后在一定溫度下交聯固化，得到改性后的緊固件連接件。改性后的碳/碳基或陶瓷基復合材料緊固件，在連接處形成陶瓷連接，并且在緊固件連接表面上形成一定厚度的涂層，使得緊固件松脫退出的阻力增大，可以提高復合材料緊固件的防松抗振性能和重復使用率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種碳/碳基或陶瓷基復合材料緊固件的防松方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、對碳/碳基或陶瓷基復合材料螺栓緊固件進行清洗烘干。

步驟二、采用甲苯和丙酮作為溶劑，按相對于液態陶瓷先驅體體積比例為0.5～5.0vol.％的體積配置成液態陶瓷先驅體溶液，然后分別在液態陶瓷先驅體溶液中摻入粒徑為10～100nm、質量分數為0％～5％的納米陶瓷顆粒粉體，通過機械攪拌均勻成液態陶瓷先驅體。

步驟三、將步驟二制備的液態陶瓷先驅體倒入敞口容器中，將裝有液態陶瓷先驅體的敞口容器和經步驟一處理的碳/碳基或陶瓷基復合材料螺栓緊固件分別放入密閉容器內，抽真空20～50min，保持密閉容器內的絕對壓力為3.0×10²Pa～3.0×10³Pa，然后將螺栓浸沒在液態陶瓷先驅體中繼續抽真空30～60min；真空滲透后給密閉容器通入氣氛，容器內氣氛壓力達到1.0～5.0MPa后保持30～60min；取出碳/碳基或陶瓷基復合材料螺栓緊固件與試件緊固，預緊力為0.5～1.5Nm。

步驟四：將經過步驟三處理的碳/碳基或陶瓷基復合材料螺栓緊固件和試件放置在交聯熱解爐中交聯固1h～3h，保持爐中為氬氣或氮氣惰性氣體氣氛為常壓，溫度為100℃～300℃。

所述碳/碳基復合材料螺栓緊固件是二維C/C復合材料或者三維針刺C/C復合材料螺栓緊固件的任一種。

所述碳/碳基復合材料螺栓緊固件的密度為1.6～1.9g/cm³。

所述碳/碳基復合材料螺栓緊固件的開氣孔率為20～30vol.％。

所述陶瓷基復合材料螺栓緊固件是二維C/SiC復合材料、二點五維C/SiC復合材料或者三維C/SiC復合材料螺栓緊固件的任一種。