[發明專利]自愈合陶瓷基復合材料燃燒室火焰筒及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201611056545.X
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106966738B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 羅瑞盈;王天穎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/80;C04B35/565;C04B41/89;F23R3/42
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司11514
• 代理人: 安娜

1.一種復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將燃燒室火焰筒預制體用化學氣相沉積法制備SiC界面；其中，所述化學氣相沉積法的反應氣為三氯甲基硅烷；

S2：以聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液為先驅體溶液，將所述步驟S1得到的產物采用先驅體浸漬裂解法進行致密化；重復采用所述先驅體浸漬裂解法至得到的碳化硅基體的密度為1.6～1.8g/cm³；

S3：在所述碳化硅基體的表面采用化學氣相滲積法，依次交替制備SiC基體層和BCx基體層，且最外側層為所述SiC基體層，得到密度為2.0～2.5g/cm³的碳硼硅自愈合基體；其中，以三氯甲基硅烷為沉積氣制備所述SiC基體層，以三氯化硼和甲烷為沉積氣制備所述BCx基體層；

S4：將所述碳硼硅自愈合基體在1000℃下進行1～3h改性處理，得到復合材料燃燒室火焰筒。

2.根據權利要求1所述的復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中，所述化學氣相沉積法具體為：以三氯甲基硅烷為反應氣，氫氣為載氣，氬氣為稀釋氣，沉積溫度為1100～1230℃，壓強為1～5kPa，沉積時間為5～15h；其中，所述氫氣與所述三氯甲基硅烷的體積比為1:8～1:12。

3.根據權利要求1所述的復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中，所述先驅體浸漬裂解法包括：在真空條件下，將所述步驟S1得到的產物浸漬于聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中4～6h，然后100～140℃干燥；將所述干燥后的產品在氮氣或氬氣中于800～1200℃裂解3～6h；重復所述先驅體浸漬裂解法的步驟，至得到的碳化硅基體的密度為1.6～1.8g/cm³；其中，所述聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的質量分數為20％～50％。

4.根據權利要求1所述的復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中，所述SiC基體層的制備方法具體為：以三氯甲基硅烷為沉積氣，氫氣為載氣，氬氣為稀釋氣，沉積溫度為800～1100℃，沉積時間為10～30h，壓強為1kPa；其中，所述氫氣的流量為100～400ml/min，所述氬氣的流量為100～300ml/min；所述BCx基體層的制備方法具體為：以三氯化硼和甲烷為沉積氣，氫氣和氬氣為載氣，沉積溫度為900～1000℃，沉積時間為10～30h，壓強為1kPa；其中，所述三氯化硼和所述甲烷的流量比為2:1～6:1，所述氫氣和所述氬氣的流速均為50～80mL/min。

5.根據權利要求1所述的復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，其特征在于：在所述復合材料燃燒室火焰筒的表面，制備稀土硅酸鹽環境障涂層；所述稀土硅酸鹽環境障涂層的原料包括第一組分和第二組分，所述第一組分為莫來石、硅酸鐿、聚乙烯縮丁醛和磷酸酯，所述第二組分為乙醇；其中：所述第一組分和所述第二組分的質量比為1:1～1:3，所述聚乙烯縮丁醛在所述第一組分中的質量分數為4％～8％，所述磷酸酯在所述第一組分中的質量分數為0.4％～1.0％，所述莫來石和所述硅酸鐿的質量比為88:12。

6.根據權利要求5所述的復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，其特征在于：所述稀土硅酸鹽環境障涂層的制備方法包括：將所述第一組分和所述第二組分球磨混合12～16h，將得到的混合物涂刷在所述復合材料燃燒室火焰筒的表面，然后在1400℃～1500℃下燒結2～5h。

7.根據權利要求1所述的復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，其特征在于：所述燃燒室火焰筒預制體是采用碳化硅纖維以三維四步法編織而成，其中，編織角為20～45°，所述碳化硅纖維的體積分數30％～50％。

8.權利要求1～7任一項所述的方法制備得到的復合材料燃燒室火焰筒。

9.權利要求8所述的復合材料燃燒室火焰筒在制備發動機中的應用。

10.權利要求8所述的復合材料燃燒室火焰筒在制備航空發動機中的應用。