[發明專利]具有預包覆步驟的涂覆纖維的方法

有效

• 申請號: 201380021674.3
• 申請日: 2013-04-05
• 公開（公告）號: CN104350171A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 吉恩-米歇爾·帕特里克·莫斯利·弗朗切特;吉勒斯·查爾斯·卡斯米爾·克萊恩;吉拉德·桑切斯;雅恩·萊普特克茲;埃里克·阿奎斯;戴爾芬·維默特
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪;國家科學研究中心;波爾多大學1;波爾多綜合理工大學
• 主分類號: C23C2/00
• 分類號: C23C2/00;C23C2/02;C23C2/26;C23C2/38;C03C25/16;C03C25/46;C04B35/565;C04B41/88
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;曾海艷

本發明涉及由金屬基復合材料制造部件的領域。本發明涉及在沿主方向D延伸的纖維上沉積第一金屬合金的覆蓋層的方法，該方法包括以下步驟：

a)提供第一金屬合金的第一塊體，并將所述第一塊體加熱到它的熔化溫度之上，使得該合金處于液態并占據空間E；以及

b)使所述纖維從上游到下游沿著所述纖維延伸的方向以第一速度V1平移穿過所述液態第一塊體，使得所述纖維在其長度的至少一部分上由所述第一合金的覆蓋層覆蓋，該覆蓋層在所述纖維的整個外圍上與所述主方向D垂直的平面中具有非零的厚度。

在某些應用中，特別是對于渦輪發動機部件的飛機制造業，由纖維(例如陶瓷纖維)加固的金屬基復合材料制成的部件具有出相當大的潛力。

該復合材料在剛度和機械強度方面呈現出較高的性能，與具有相同性能但無纖維加固的相同金屬合金制成的部件相比較，纖維加減少了重量。

該復合材料從金屬覆蓋層中包覆的纖維加固組成的半成品來制造，該金屬覆蓋層圍繞纖維形成護套。該金屬覆蓋層的合金與基質的合金相同，在接下來的制造步驟期間，以這種方式被包覆的纖維被嵌入該基質中。

為了將纖維包覆在金屬合金中，有可能例如通過在電場中進行化學蒸汽沉積、通過熱蒸發或者通過從金屬粉末進行電泳來進行沉積。

在以下的描述中，術語“上游”和“下游”是相對于纖維平移的方向來定義的。

專利EP0931846描述了一種通過液體技術在纖維上沉積合金的方法(稱為“包覆”纖維)。該設備參考圖3來描述。

對合金塊體120進行加熱，直到其變成液體，然后纖維110沿著其主方向(纖維的中心軸)以平移通過液體塊體120。纖維110在上游滑輪141和下游滑輪142之間延伸，上游滑輪141和下游滑輪142分別位于塊體120的兩側，并且纖維適合相對于這些滑輪移動。為了避免纖維110與熔化的金屬合金120接觸太長時間而具有損壞的風險，當塊體120被加熱時通過使用滑輪148使纖維110從合金塊體120開始離開，滑輪148位于纖維110的部分上，纖維110在上游滑輪141和下游滑輪142之間延伸。因而，纖維110不與合金塊體120接觸。一旦塊體120成為液體，則使纖維110在兩個滑輪之間從上游滑輪141向下游滑輪142移動，并且纖維110通過平移滑輪148向合金塊體120漸進地移動，直到纖維110與塊體120接觸，如圖3所示(雙頭水平箭頭示出滑輪148的平移，該滑輪在其移動的末端不再接觸纖維110)。因此，通過液體塊體120的纖維的部分由給定厚度的合金覆蓋層125所覆蓋。

在該技術中，液體塊體120在由加熱器135加熱的坩堝130中保持懸浮，因此，呈現出合金塊體120不被組成坩堝130的材料所污染的優點。

然而，該方法也有缺陷。為了在纖維上獲得在某個厚度范圍內(例如，大約50微米(μm)的厚度)的合金覆蓋層125，有必要使纖維110以較高的速度穿過液體塊體120。可惜，當纖維110通過合金的液體塊體120的速度太快(大于每秒幾米)時，纖維110和合金之間的接觸時間太短以至于纖維不能完全被液體合金浸濕，因此，會有不能使纖維110滲入合金塊體120的后果，以至于纖維110保持在合金塊體120的外圍。因此，通過該方法，最多大約有纖維110的外圍的四分之三被包覆(垂直于直線纖維的橫截面中的四分之三)。

為了改善纖維110在高速時的浸濕，一種解決辦法包括通過活性化學汽相淀積(Reactive?Chemical?Vapor?Deposition)(RCVD)的方法在纖維110上涂覆可由合金的金屬浸濕的化合物。該方法在專利FR2891541中進行了描述。

因此，如圖3所示，有可能使纖維110通過合金塊體120(的中部)，并且在纖維110上獲得合金的沉積。

然而，該方法有缺陷。具體地，在塊體120的出口處發生了零星的合金噴濺現象，因此，導致合金的液滴以幾乎規律的間隔在纖維110上成形。

該方法如圖4中所示，圖4示出了在退出合金塊體120時，帶有液滴128的纖維110的縱向截面。

這些液滴128是不需要的，特別是因為一旦液滴嵌入到基質中，它們就妨礙纖維110均勻地分布在復合材料的內部。而且，當它們到達下游滑輪142時，它們會導致纖維被阻斷。

本發明尋求克服這些缺陷。

發明內容

本發明尋求提供一種在繼續確保纖維即使在高速穿過合金塊體的同時阻止這些液滴形成的方法。

該目的通過在步驟a)之前執行以下步驟來實現：