[發(fā)明專利]帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111642777.4
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114370333B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何江怡;涂建勇;劉夢珠;王佳民;陳旭;楊云云;田錄錄;廖軍剛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安鑫垚陶瓷復(fù)合材料有限公司
• 主分類號: F02B77/00
• 分類號: F02B77/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

1.一種帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于：

包括陶瓷基復(fù)合材料本體(1)和金屬連接件(2)；

所述陶瓷基復(fù)合材料本體(1)包括第一連接端，所述第一連接端為曲面連接端；

所述第一連接端設(shè)置有K個連接孔(11)，K為大于等于2的整數(shù)；

所述金屬連接件(2)包括第二連接端，所述第二連接端與第一連接端相配合并貼緊；

所述第二連接端設(shè)置有與連接孔(11)相對應(yīng)的K個定位孔，所述定位孔與連接孔(11)通過鉚釘(3)連接，在定位孔之間均勻設(shè)置有M個缺口，M≤K且M為正整數(shù)，所述缺口由矩形缺口(23)及與矩形缺口(23)相通的圓形缺口(24)組成；

所述陶瓷基復(fù)合材料本體(1)為圓筒狀，所述金屬連接件(2)為與陶瓷基復(fù)合材料本體(1)相匹配的圓環(huán)狀；

所述金屬連接件(2)的外側(cè)面設(shè)置為環(huán)形臺階結(jié)構(gòu)，所述第二連接端與第一連接端止口配合且第二連接端位于第一連接端的內(nèi)側(cè)；

所述第一連接端的端面上均勻設(shè)置有M個密封凸臺(12)，所述第二連接端設(shè)置有與所述密封凸臺(12)相適配的凹槽(25)，所述圓形缺口(24)設(shè)置在所述凹槽(25)的內(nèi)壁面，所述密封凸臺(12)完全覆蓋圓形缺口(24)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于：

所述定位孔包括圓形定位孔(21)和橢圓形定位孔(22)，所述橢圓形定位孔(22)設(shè)置在所述缺口的兩側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于：

所述橢圓形定位孔(22)的長徑沿第一連接端曲面延伸方向設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于：

所述矩形缺口(23)的寬度根據(jù)以下公式計算：

b＝(α₁-α₂)×L₁×T×1.5×10^-6

所述圓形缺口(24)的直徑根據(jù)以下公式計算：

d₁≥b×2

其中，b為矩形缺口(23)的寬度，d₁為圓形缺口(24)的直徑，L₁為兩個矩形缺口(23)之間的弧長，α₁為金屬材料的熱膨脹系數(shù)，α₂為陶瓷基復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)，T為使用狀態(tài)下的溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于：

所述橢圓形定位孔(22)的長徑根據(jù)以下公式計算：

其中，C₂為橢圓形定位孔(22)的長徑，L₂為兩個橢圓形定位孔(22)之間的弧長，d₂為鉚釘(3)直徑；

所述橢圓形定位孔(22)的短徑與鉚釘(3)直徑d₂相同；

所述圓形定位孔(21)的直徑根據(jù)下述公式計算：

d₃≥b×2.5

其中，d₃為圓形定位孔(21)的直徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于：

所述連接孔(11)的數(shù)量需要同時滿足以下公式計算，

且

其中，K為連接孔(11)的數(shù)量，L為陶瓷基復(fù)合材料本體(1)的第一連接端總弧長，D為相鄰鉚釘(3)之間的弧長，相鄰鉚釘(3)之間的弧長D的范圍為15～50mm，F(xiàn)為所需的連接總強度，F(xiàn)₁為單個鉚釘(3)的連接強度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于：

所述鉚釘(3)為金屬鉚釘或復(fù)合材料鉚釘，金屬鉚釘直徑范圍為2～6mm，所述復(fù)合材料鉚釘?shù)闹睆綖?～12mm。

8.一種權(quán)利要求7所述的帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、確定陶瓷基復(fù)合材料本體(1)和金屬連接件(2)的各個加工參數(shù)；

S1.1確定連接孔(11)的數(shù)量：同時根據(jù)以下公式計算連接孔(11)的數(shù)量：

且

其中K為連接孔(11)的數(shù)量，L為陶瓷基復(fù)合材料本體(1)的第一連接端總弧長，D為相鄰鉚釘(3)之間的弧長，相鄰鉚釘(3)之間的弧長D的范圍為15～50mm，F(xiàn)為所需的總連接強度，F(xiàn)₁為單個鉚釘(3)的連接強度；

所述鉚釘(3)為金屬鉚釘或復(fù)合材料鉚釘，金屬鉚釘直徑范圍為2～6mm，所述復(fù)合材料鉚釘?shù)闹睆綖?～12mm；

S1.2確定金屬連接件(2)上矩形缺口(23)和圓形缺口(24)的大小：根據(jù)以下公式計算矩形缺口(23)的寬度：

b＝(α₁-α₂)×L₁×T×1.5×10^-6

根據(jù)公式d₁≥b×2計算圓形缺口(24)的直徑；

其中，b為矩形缺口(23)的寬度，d₁為圓形缺口(24)的直徑，L₁為兩個矩形缺口(23)之間的弧長，α₁為金屬材料的熱膨脹系數(shù)，α₂為陶瓷基復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)，T為使用狀態(tài)下的溫度；

S1.3確定橢圓形定位孔(22)的長徑和短徑：根據(jù)以下公式計算橢圓形定位孔(22)的長徑：

其中，C₂為橢圓形定位孔(22)的長徑，L₂為兩個橢圓形定位孔(22)之間的弧長，d₂為鉚釘(3)直徑；

橢圓形定位孔(22)的短徑C₁與鉚釘(3)直徑d₂相同；

S1.4確定圓形定位孔(21)的直徑：根據(jù)以下公式計算圓形定位孔(21)的直徑：

d₃≥b×2.5

其中d3為圓形定位孔(21)的直徑；

S2、根據(jù)步驟S1中確定的加工參數(shù)對陶瓷基復(fù)合材料本體(1)和金屬連接件(2)進行加工；

S3、將加工后的陶瓷基復(fù)合材料本體(1)和金屬連接件(2)組裝，得到帶有金屬連接件的陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件。