[發明專利]陶瓷基復合材料全環型火焰筒、定型模具及其制備方法

有效

• 申請號: 202210100561.3
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114484505B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 霍達;劉持棟;張毅;涂建勇;何江怡;成來飛
• 申請（專利權）人: 西安鑫垚陶瓷復合材料有限公司
• 主分類號: F23R3/42
• 分類號: F23R3/42;C04B35/80;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

本發明涉及一種陶瓷基復合材料全環型火焰筒、定型模具及其制備方法，以解決目前高溫合金材料火焰筒的密度較大，及采用CVI和PIP技術制備陶瓷基復合材料火焰筒致密化程度低的技術問題。該火焰筒包括內筒和外筒及連接桿，內筒和外筒為一體式回轉體且由內至外為內部纖維層、界面層和外部碳化硅基層。該定型模具包括內筒內模定型模具、內筒外模定型模具、內筒底盤定型模具、內筒校型定型模具、外筒內模定型模具、外筒外模定型模具、外筒底盤定型模具和外筒校型定型模具。該制備方法包括：1、編織纖維布；2、制備纖維預制體；3、制備界面層；4、制備碳化硅基層；5、加工成半成品；6、同質連接；7、致密化處理得目標火焰筒。

技術領域

本發明涉及陶瓷基復合材料全環型火焰筒的定型制備方法，具體涉及一種陶瓷基復合材料全環型火焰筒、定型模具及其制備方法。

背景技術

航空發動機燃燒室包含進氣裝置、殼體、火焰筒、噴嘴和點火器等裝置，火焰筒是燃燒室中包容主燃氣流的核心部件，受高熱環境和氣流作用侵蝕最為嚴重。目前，常用的高溫合金材料火焰筒通常存在耐熱溫度不高于1100℃，自身重量大等問題。

陶瓷基復合材料具有密度低(2.2～3.0g/cm³⁾、耐腐蝕、強韌性高、耐熱溫度高(1150～1350℃)等優勢，陶瓷基復合材料密度僅為高溫合金的1/3～1/4、耐熱溫度比高溫合金高出150～350℃、且耐酸堿腐蝕性和韌性高；同時，陶瓷基復合材料在高溫燃氣環境中反應所生成的氧化物保護膜能夠封堵材料表面的裂紋和孔隙，阻止外界氧向材料內部擴散，從而保證構件的高溫穩定性和長時使用壽命。因此，采用陶瓷基復合材料制備新一代航空發動機火焰筒已成為必然趨勢。

公告號為CN106966738A的中國專利公開了一種自愈合陶瓷基復合材料燃燒室火焰筒的制備方法，該方法采用化學氣相沉積+先驅體浸漬裂解技術(CVI+PIP)制備陶瓷基復合材料火焰筒。該專利采用的先驅體浸漬裂解技術對材料的致密化程度較低，易造成材料內部組織疏松從而降低火焰筒的力學性能，且該專利僅從陶瓷基復合材料火焰筒材料制備角度論述，并未從工藝實現角度明確復雜的全環型構型火焰筒的具體定型過程。

發明內容

本發明的目的在于解決目前高溫合金材料火焰筒的密度大導致火焰筒重量過大，及采用化學氣相沉積+先驅體浸漬裂解技術制備陶瓷基復合材料全環型火焰筒致密化程度較低的技術問題，提出一種陶瓷基復合材料全環型火焰筒、定型模具及其制備方法。

本發明的技術方案為：

一種陶瓷基復合材料全環型火焰筒，其特特殊之處在于：包括內筒、外筒及固定連接在內筒和外筒之間的多個連接桿；

所述內筒由內至外依次為內部纖維層、界面層和外部碳化硅基層，所述內筒為由下端至上端直徑逐漸減小的一體式回轉體；內筒側面設置有陣列排布的多個內筒摻混孔，所述內筒摻混孔安裝有相適配的內筒摻混孔嘴；內筒上端面包覆設置有內筒密封環；

所述外筒由內至外依次為內部纖維層、界面層和外部碳化硅基層，所述外筒為一體式回轉體；外筒側面設置有至少一個電嘴壺孔和陣列排布的多個外筒摻混孔，所述電嘴壺孔安裝有相適配的電嘴壺部件，所述外筒摻混孔安裝有相適配的外筒摻混孔嘴；外筒下端面包覆設置有外筒密封環。

進一步地，所述內筒和外筒的壁厚為1.8～6mm；

所述內筒摻混孔和外筒摻混孔的直徑為5～20mm；

所述內筒密封環由多個內筒密封環扇形段組成，所述外筒密封環由多個外筒密封環扇形段組成，所述內筒密封環扇形段和外筒密封環扇形段的數量范圍為6～12；

所述電嘴壺孔的數量為1～3。

進一步地，所述內部纖維層的材料為碳纖維，界面層為熱解碳界面層；

或所述內部纖維層的材料為碳化硅纖維，界面層為氮化硼界面層。