[發(fā)明專利]用于通過將加載漿料加壓注入到多孔模具中來制造陶瓷復合材料部件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680070989.0
• 申請日: 2016-10-04
• 公開（公告）號: CN108779033B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設計）人: N·德羅茲;L·P·利埃斯;A·派克斯奧;M·泊德格斯奇;S·海費
• 申請（專利權）人: 賽峰飛機發(fā)動機公司;賽峰集團
• 主分類號: C04B35/117
• 分類號: C04B35/117;C04B35/584;C04B35/14;C04B35/18;C04B35/80;B28B1/24;B28B1/26;B28B7/34;D03D15/242;F01D5/28;C04B35/185;C04B35/447;C04B35/488;C04B35
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳文青;郭輝

一種制造復合材料部件的方法，所述方法包括以下步驟：將含有耐火陶瓷顆粒(1500)的粉末的漿料(150)壓力注射入纖維結構；使得通過纖維結構(10)的漿料(150)的液體(1501)排出，同時將耐火陶瓷顆粒的粉末保持在所述結構內(nèi)，以獲得加載有耐火陶瓷顆粒(1500)的纖維預制件(15)。注入工具包括由多孔材料(110)制造的模具，其具有內(nèi)部放置纖維結構的內(nèi)部殼體(113)，所述漿料(150)經(jīng)由存在于注入工具中并通向由多孔材料(110)制造的模具的內(nèi)部殼體(113)的至少一個注入端口(134)注入所述纖維結構(10)。所述工具還包括由剛性材料制成的外室(130)，多孔材料制成的模具(110)被保持在該外室中，當在壓力下注入漿料(150)并且在排出所述漿料的液體(1501)的同時，漿料的液體(1501)經(jīng)由存在于剛性材料制成的外室中的至少一個出口(135)排出。

技術領域

本發(fā)明涉及用于由復合材料制造部件的方法，特別是由氧化物/氧化物型或陶瓷基質(zhì)復合物(CMC)類型的復合材料制造部件的方法，即，其包含由耐火陶瓷材料纖維制成的纖維增強物并且通過同樣由耐火陶瓷材料制成的基質(zhì)進行致密化。

背景技術

由氧化物/氧化物復合材料制成的部件通常通過以下方式來制備：在模具中鋪設多個纖維層，該層由耐火氧化物纖維制成，并且每個層預先用填充有耐火氧化物顆粒的漿料進行浸漬。然后通過使用夾模(countermold)或真空蓋(vacuum cover)并通過高壓釜將以該方式排列的層組壓實。然后，將所獲得的經(jīng)填充的預制件進行燒結，以在所述預制件內(nèi)形成耐火氧化物基質(zhì)并獲得由氧化物/氧化物復合材料制成的部件。該技術也可用于由陶瓷基質(zhì)復合物(CMC)材料制造部件。在這種情況下，纖維層由碳纖維或碳化硅(SiC)纖維制成，并且用填充有碳化物(例如SiC)顆粒、硼化物(例如TiB₂)顆粒或氮化物(例如Si₃N₄)顆粒的漿料進行浸漬。

然而，該類型的制備方法僅適于制造僅具有較薄厚度和二維(2D)纖維強化物的氧化物/氧化物或CMC復合材料部件。這些類型的復合材料的機械特性在某些方向上仍然受限。特別地，這些材料的分層耐受性不良，并且它們無法良好地經(jīng)受剪切力。

在連續(xù)的經(jīng)紗和緯紗之間三維編織而獲得的制造纖維織構能夠增加材料的機械強度，并且特別是能夠增強其分層耐受性。在該情況下，對于厚的2D纖維織構，僅通過利用壓力梯度的方法(例如有灌注型方法、樹脂傳遞模塑(RTM)的方法，或亞微米粉末吸入的方法)就能夠使填充漿料滲透進入纖維織構的厚度，所述纖維織構的厚度取決于目標應用可達數(shù)十毫米。

盡管如此，注入填充漿料的纖維織構的一部分與要排出漿料液相的纖維織構的另一部分之間的壓力梯度難以在整個纖維織構上進行控制。如果在面向具有一個或多個排放出口的模具端部的纖維織構的整個表面積上壓力不均勻，則在靠近出口的區(qū)域和遠離的區(qū)域之間產(chǎn)生壓力差，其中漿料的液相通過所述排放出口進行排放。在此情況下，難以排放所述液相，因為需要從織構中除去液相而不妨礙已通過漿料沉積的固體顆粒(耐火氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等)的分布。特別地，在進行排放時，液相可以帶走顆粒，并且/或者可能改變纖維織構中顆粒的分布以及由此可能由于在某些位置缺少基質(zhì)而導致最終材料中產(chǎn)生大孔。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改進上述缺點并提出能夠由厚的和/或形狀復雜的纖維織構用復合材料(特別是用氧化物/氧化物型或CMC型復合材料)制造部件的方案，并且以快速且可靠的方式實施，同時對固體顆粒在纖維織構中的沉積和分布進行良好的控制以獲得具有非常少量的大孔的材料。

為此，本發(fā)明提供了一種由制造復合材料部件的方法，所述方法包括以下步驟：

·由耐火陶瓷纖維形成纖維織構；

·將纖維織構置于注入工具中；

·在壓力下將含有耐火陶瓷顆粒的粉末的漿料注射入纖維織構；