[發明專利]一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具及方法

有效

• 申請號: 202010586307.X
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111751197B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 宋迎東;賈蘊發;高希光;于國強;方光武;張世榕;張盛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/30
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

本發明公開了一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具及方法，包括V型槽纖維平行座和多觸角支撐架；V型槽纖維平行座為上表面具有若干V型槽的矩形板體，V型槽呈條狀，由矩形板體的一側延伸至另一側，若干V型槽之間相互平行；彎曲V型槽纖維平行座可形成圓環形；多觸角支撐架具有中空的支架筒體，支架筒體外壁設有若干觸角；彎曲成圓環形的V型槽纖維平行座與支架筒體的內徑相匹配，可置于支架筒體內；多觸角支架的觸角外邊緣與冷鑲嵌模具相匹配，多觸角支架可置于冷鑲嵌模具內，且其觸角的外邊緣均抵在冷鑲嵌模具的內壁上；彎曲成圓環形的V型槽纖維平行座的高度、多觸角支架的高度均低于冷鑲嵌模具內的高度。本發明具有效率高、準確性高等優點。

技術領域

本發明屬于材料領域，涉及一種陶瓷基復合材料試驗樣品的制備，尤其涉及一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具及方法。

背景技術

連續纖維增強陶瓷基復合材料具有高比模、耐腐蝕、耐高溫、對裂紋不敏感等優異特性，是航空發動機高溫部件的理想候選材料之一。由于同一根纖維單絲不同位置的直徑尺寸不均勻，類似于楔形，使得在受拉過程中，纖維表面受力分布不均勻，在直徑較小處，形成了明顯的應力集中效應。因此，當界面在纖維和基體之間傳遞載荷時，使得纖維容易發生斷裂。然而，目前對于同一根單絲直徑分布不均勻的情況鮮見報道。SiC纖維單絲的直徑大致在10微米，在切斷同根纖維過程中，可能因為靜電等原因而不好排列。且由于在對其進行冷鑲嵌過程中，存在諸多難點：1)冷鑲嵌標準模具高度一般在18mm左右，為保證所鑲嵌的所有纖維單絲是平行的，長度不能過大，否則纖維會左右扭曲，影響測量精度。2)為保證拋磨過程中纖維被充分打磨，需要將纖維盡可能置于模具中心位置。3)由于尺寸較小，定位困難，且在澆入冷鑲嵌模具中時，會對多根單絲產生沖擊，打亂原有排布。

此外，目前對于多根不同纖維單絲的試驗及試驗樣品的制備也鮮見報道。

一些學者針對纖維束垂直冷鑲嵌，如中國專利申請號為CN201911226713.9、發明名稱為“一種碳化硅纖維束垂直冷鑲嵌裝置及鑲嵌方法”的發明申請，該方法通過上下固定的方式，對纖維束進行了鑲嵌，這對于較脆的纖維單絲來說，是不適用的。因為固定時需要讓纖維受力才能保持在垂直狀態，這很可能讓較脆的纖維單絲被扯斷，造成鑲嵌失敗。

綜上，對同一根纖維的不同切段單絲、或對于多根不同纖維單絲進行冷鑲嵌，存在諸多需要解決的技術問題。因此，有必要對纖維單絲的冷鑲嵌過程進行系統的設計，從而提高鑲嵌的效率以及觀測的準確性。

發明內容

本發明提供一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具及方法，以克服現有技術的缺陷。

為實現上述目的，本發明提供一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具，具有這樣的特征：包括V型槽纖維平行座和多觸角支撐架；V型槽纖維平行座為上表面具有若干V型槽的矩形板體，V型槽呈條狀，由矩形板體的一側延伸至另一側，若干V型槽之間相互平行，V型槽的槽截面呈V形，可容納纖維單絲；V型槽纖維平行座為可彎曲材質；彎曲V型槽纖維平行座，使其一端與另一端相接，形成圓環形，且V型槽朝外；多觸角支撐架具有中空的支架筒體，支架筒體外壁設有若干凸起的觸角；彎曲成圓環形的V型槽纖維平行座與支架筒體的內徑相匹配，可置于支架筒體內；多觸角支架的觸角外邊緣與冷鑲嵌模具相匹配，多觸角支架可置于冷鑲嵌模具內，且其觸角的外邊緣均抵在冷鑲嵌模具的內壁上；彎曲成圓環形的V型槽纖維平行座的高度、多觸角支架的高度均低于冷鑲嵌模具內的高度。

進一步，本發明提供一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具，還可以具有這樣的特征：其中，多觸角支架中，觸角的數量為兩個，均沿支架筒體的長度方向設置。

進一步，本發明提供一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具，還可以具有這樣的特征：其中，V型槽纖維平行座為樹脂材料。

進一步，本發明提供一種用于多根纖維單絲的冷鑲嵌工具，還可以具有這樣的特征：其中，彎曲成圓環形的V型槽纖維平行座的高度與多觸角支架的高度相等。