[發明專利]一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料及其渦輪葉片的無余量制備方法

有效

• 申請號: 201610371758.5
• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN106747531B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 羅瑞盈;侯振華
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B41/81;C04B35/624
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司11514
• 代理人: 趙永輝

1.一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片的無余量制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S101：采用四步法三維整體編織渦輪葉片纖維織物預制體；

S102：采用化學氣相滲透法在所述渦輪葉片纖維織物預制體上制備(C+SiC)_n復合界面層；

S103：向帶有(C+SiC)_n復合界面層的渦輪葉片纖維織物預制體內復合單晶氧化鋁纖維，滲積基體材料，以制備多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片；

S104：采用先驅體浸漬裂解法和溶膠-凝膠法將所述多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片進行無余量致密化處理，使所述多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片的密度達到預設值；

S105：在所述多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片表面制備環境障涂層。

2.根據權利要求1所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片的無余量制備方法，其特征在于，在所述S104步驟中，所述預設值為1.9g/cm³～2.3g/cm³。

3.根據權利要求1所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片的無余量制備方法，其特征在于，在所述S101步驟中，四步法三維整體編織的編織角為20°～45°，纖維的體積分數為35％～55％。

4.根據權利要求1所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片的無余量制備方法，其特征在于，所述渦輪葉片纖維織物預制體經所述步驟S103處理后，由C-Si-Al連續纖維和單晶氧化鋁纖維組成，所述基體材料為熱解碳、碳化硅和氧化鋁。

5.根據權利要求1所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片的無余量制備方法，其特征在于，所述先驅體浸漬裂解法包括如下步驟：

將步驟S103制備的多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片加熱至950℃～1150℃，保溫預設時間后，降溫至室溫，用質量分數為40％～50％的聚碳硅烷溶液浸漬裂解步驟S103制備的多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片。

6.一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料的無余量制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S201：采用四步法三維整體編織預制體；

S202：采用化學氣相滲透法在所述預制體上制備(C+SiC)_n復合界面層；

S203：向所述帶有(C+SiC)_n復合界面層的預制體內復合單晶氧化鋁纖維，滲積基體材料，以制備多元碳及陶瓷基熱結構復合材料；

S204：采用先驅體浸漬裂解法和溶膠-凝膠法將所述多元碳及陶瓷基熱結構復合材料進行無余量致密化處理，使所述多元碳及陶瓷基熱結構復合材料的密度達到預設值。

7.根據權利要求6所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料的無余量制備方法，其特征在于，在所述S204步驟中，所述預設值為1.9g/cm³～2.3g/cm³。

8.根據權利要求6所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料的無余量制備方法，其特征在于，在所述S201步驟中，所述四步法三維整體編織的編織角為20°～45°，所述纖維的體積分數為35％～55％。

9.根據權利要求6所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料的無余量制備方法，其特征在于，所述預制體經所述步驟S203處理后，由C-Si-Al連續纖維和單晶氧化鋁纖維組成，所述基體為熱解碳、碳化硅和氧化鋁。

10.根據權利要求6所述的一種多元碳及陶瓷基熱結構復合材料的無余量制備方法，其特征在于，所述先驅體浸漬裂解法包括如下步驟：

將步驟S203制備的多元碳及陶瓷基熱結構復合材料渦輪葉片加熱至950℃～1150℃，保溫預設時間后，降溫至室溫，用質量分數為45％～55％的聚碳硅烷溶液浸漬裂解所述步驟S203制備的多元碳及陶瓷基熱結構復合材料。