一种陶瓷基复合材料点阵结构的组合式制备方法与流程

文档序号:18565185发布日期:2019-08-31 00:02阅读:267来源:国知局
一种陶瓷基复合材料点阵结构的组合式制备方法与流程

本发明总体地于耐高温热防护技术领域,尤其涉及一种陶瓷基复合材料点阵结构的组合式制备方法。



背景技术:

高超声速飞行器高速飞行或再入过程中要承受气动载荷和热载荷的共同作用,为了保证飞行器外形结构完整,同时飞行器内部的元器件能够正常工作,热防护系统需要满足热防护、隔热和结构承载的需求。高超声速飞行器的大面积热防护系统表面温度高达1200℃,因此传统的防热材料如高温隔热瓦、柔性隔热毡、金属tps结构等不能满足使用要求。

陶瓷盖板是一种新型的热防护系统,它是通过高温连接件将陶瓷盖板与机身主结构相连接,盖板与机身主结构之间填充柔性隔热毡达到隔热的效果。与隔热瓦或毡相比,这种结构将防隔热系统的承载和传热功能分开。承载和传递载荷的功能主要由飞行器表面的陶瓷盖板来承担,而隔热功能由内部的绝热毡来实现。

欧洲和美国研究c/sic复合材料tps方面研究较多。近年来,相关超声速或高超声速研究计划的试飞器上均不同程度的采用c/sic复合材料盖板式热防护系统。如欧洲超声速飞行计划(pre-x)中飞行器大面积热防护系统采用c/sic复合材料作为陶瓷盖板及结构(actaastronautica,2005,56(4):453-464),如附图1为pre-x迎风面采用c/sic复合材料tps的示意,图中深灰色部位为c/sic复合材料盖板式热防护系统,结构面板采用c/sic复合材料,高温连接件和紧固件采用inconel系列高温合金,面板最大尺寸为0.8m×0.5m,主要进行的测试包括力学性能测试、噪声测试、模拟pre-x再入热流环境的热、力耦合测试等等,试验共进行了13次,时间超过11000s,试验结果显示表面c/sic复合材料面板具有优异的性能;图2为pre-x上c/sic复合材料tps结构示意图和实物。

另外,意大利的usv-x再入飞行器的迎风面大面积热防护系统也采用c/sic复合材料盖板式结构。除飞行器迎风面外,usv-x再入飞行器的鼻锥以及背风面的前端防热均采用c/sic复合材料,c/sic复合材料面板厚3mm,tps结构的总重量仅105.5kg。

轻质的防/隔热/承载一体化结构是高超声速飞行器热防护系统的发展方向,能够承受1200℃以上的被动热防护系统大多采用c/sic等陶瓷面板,但目前只是实现了防/隔热一体化,单纯的陶瓷面板加隔热材料的组合尚不能承受飞行器内集中载荷,因此需要进一步设计改进轻质防/隔热材料的结构来实现承载功能。

目前,树脂基复合材料和金属的点阵夹芯结构容易成型,承载能力强,但耐温性较差。比如,cn104175623设计制造的泡沫铝填充碳钢波纹板的夹芯结构就能够实现承载结构的轻量化。吴倩倩等设计制备了一种树脂基的整体加固单向纤维增强复合材料点阵夹芯板,芯子结构为金字塔形,可用于承载结构的轻量化,但无法应用于高温环境。cn205022842则设计了一种高超声速飞行器用钛合金筒形轻量化结构,也就是两面钛合金蒙皮加中间弧形板连接筋,起到了很好的减重效果,但耐温不超过800℃。因此,耐高温的陶瓷基复合材料点阵结构成为了解决大面积热防护材料防热/承载功能一体化的可能途径。cn104177110针对该需求设计制备了c/sic复合材料的波纹板夹层一体化平板,有可能用于热防护结构。但该夹层一体化结构平板制备大面积的防热/承载结构成型工艺繁琐、使用的模具和工艺非常复杂,且不易实现;而且层间碳布并无增强,抗压能力有待提高。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术中制备陶瓷基复合材料点阵结构工艺复杂、所得复合材料点阵结构承压低易变形等缺陷,提供一种陶瓷基复合材料点阵结构的组合式制备方法,该方法工艺步骤简便、设备要求简单、外形尺寸可控、能实现产品净成型。

本发明的技术方案是,先分别制备面板纤维预制体和波纹板纤维预制体;然后分别对面板纤维预制体和波纹板纤维预制体进行致密化处理,所述致密化处理是指先进行真空浸渍再进行交联固化或烘干最后进行高温处理,或者是指化学气相沉积处理,以得到sic基、或sio2和/或al2o3基复合材料的波纹板毛坯件和面板毛坯件;再通过高温连接件对波纹板毛坯件和面板毛坯件进行连接;最后再对连接后的结构进行所述真空浸渍-交联固化/烘干-高温处理的后致密化处理,得到面板和波纹板经连接孔连接的陶瓷基复合材料点阵结构。

本发明方法通过先驱体溶液或溶胶的真空浸渍-交联固化-高温处理工艺或者化学气相沉积工艺制备sic、al2o3、sio2等耐高温、抗氧化陶瓷基体纤维复合材料面板坯件和波纹板坯件,然后通过对坯件进行加工、连接,获得具有中空支撑结构的复合材料点阵结构,其中的先驱体溶液或溶胶真空浸渍-交联固化/烘干-高温处理的致密化处理工艺或者化学气相沉积工艺获得陶瓷基复合材料是实现该点阵结构最高耐温达到1000℃以上甚至1650℃的关键,波纹板坯件和面板坯件连接成整体结构后承载能力强,且中空支撑结构实现了轻质等特性。

进一步的,本发明方法包括加工和使用石墨作为原材料的模具的步骤,模具用于制作面板纤维预制体和波纹板纤维预制体并在后续工艺中定型,模具包括波纹板阳模、波纹板阴模和面板模;所述波纹板阳模为表面中间平行排列有n条高度相等的等腰梯形凸起的方形板,所述n条等腰梯形凸起之间形成n-1个凹槽;所述波纹板阴模尺寸与波纹板阳模相同,表面中间对应排列有n+1条高度相等的等腰梯形凸起,最外侧等腰梯形凸起的外侧各设置有一块定高块,所述定高块与所述最外侧凸起无缝连接共同形成半等腰梯形底面,定高块顶部高度高于所述等腰梯形凸起的高度,所述n+1条等腰梯形凸起之间形成n个凹槽;所述波纹板阴模表面上除最外侧两个凸起外其余凸起的尺寸与波纹板阳模表面上n-1个凹槽的尺寸匹配,对应的,波纹板阳模表面上n个凸起的尺寸与波纹板阴模表面上n个凹槽的尺寸匹配;其中n为大于等于2的整数;所述波纹板阳模和波纹板阴模的四周对应位置均有定位孔,用于连接并压紧波纹板阳模和波纹板阴模;所述面板模为上下两块平板;可以看出,因为定高块的顶部高度高于所述等腰梯形凸起的高度,该高度差在波纹板阳模与波纹板阴模合模时形成了波纹板阳模与波纹板阴模之间的空隙,即该空隙用于填充和压制纤维布。

更进一步的,本发明方法具体包括以下步骤:

s1、面板纤维预制体和波纹板纤维预制体的成型:将纤维布剪裁成所需尺寸,在波纹板阴模上沿梯形波纹结构表面铺设纤维布,然后对多层纤维布进行层间缝合,将波纹板阳模上梯形波纹面盖于已铺设纤维布的波纹板阴模上进行合模,用石墨螺栓从定位孔紧固波纹板阴模和波纹板阳模,获得波纹板纤维预制体;在面板模的两块平板上分别铺设纤维布,对多层纤维布进行层间缝合,然后进行压制,获得面板纤维预制体;

s2、致密化:分别对波纹板纤维预制体和面板纤维预制体或者完成先进行真空浸渍再进行交联固化或烘干最后进行高温处理的操作,所述真空浸渍-交联固化或烘干-高温处理操作依次重复数次;或者完成化学气相沉积处理,以得到sic基或sio2和/或al2o3基复合材料的波纹板毛坯件和面板毛坯件,然后脱去模具;

s3、加工:对步骤s2获得的脱模后的波纹板毛坯件和面板毛坯件进行数控加工,所述数控加工包括毛边切除、连接面平磨或铣加工,获得所需尺寸和连接面精度的波纹板坯件和面板坯件,然后分别在波纹板坯件和面板坯件上预制连接孔,孔之间的距离大于孔径的5倍,获得波纹板配件和面板配件;

s4、连接:利用高温连接件连接步骤s3加工的波纹板配件和面板配件上连接孔,获得陶瓷基复合材料点阵结构装配件;

s5、后致密化:对s4步所得的陶瓷基复合材料点阵结构装配件再次或者完成先进行真空浸渍再进行交联固化或烘干最后进行高温处理的操作,所述真空浸渍-交联固化或烘干-高温处理操作依次重复数次;或者完成化学气相沉积处理,制得陶瓷基复合材料点阵结构。

还进一步的,上述步骤s1中在阴模表面铺设的纤维布为斜纹或缎纹纤维布,在面板模表面铺设的纤维布为平纹或斜纹纤维布;纤维布层数10-15层,多层纤维布之间的连接采用层间缝合;纤维布为sic、sio2、al2o3、al2o3中的一种或多种的组合织成的纤维布。

还进一步的,上述步骤s2真空浸渍的方法为:将试件放入浸渍容器,抽真空至低于200pa,通入浸渍溶液,所述浸渍溶液为先驱体溶液或溶胶,真空浸渍12小时。

进一步的,上述先驱体溶液为重量比1:1的聚碳硅烷-二甲苯溶液或重量比1:1的聚碳硅烷-二乙烯基苯溶液;所述溶胶为硅溶胶和/或铝溶胶,硅溶胶和/或铝溶胶中二氧化硅和/或氧化铝的质量浓度超过40%。

可以看出,聚碳硅烷-二甲苯溶液或聚碳硅烷-二乙烯基苯溶液是用于通过先驱体溶液真空浸渍获得sic陶瓷复合材料基体的原料;硅溶胶是用于通过溶胶真空浸渍获得sio2陶瓷复合材料基体的原料;铝溶胶是用于通过溶胶真空浸渍获得sio2陶瓷复合材料基体的原料;硅溶胶和铝溶胶混合是用于获得莫来石陶瓷复合材料基体的原料。

更进一步的,上述步骤s2中的交联固化温度为250℃,时间为1小时;烘干脱水的温度为120℃,时间为12小时;高温处理温度为800℃-1400℃,时间1小时,浸渍溶液为先驱体时采用流动氩气气氛,浸渍溶液为溶胶时采用空气气氛。本领域人员可知,采用先驱体溶液真空浸渍时是进行交联固化,采用溶胶真空浸渍时是进行烘干脱水。

还进一步的,上述步骤s2和s5中的数次各自独立地具体指6-8次。

还进一步的,上述步骤s5中的高温连接件为与面板材料相同的复合材料制作的螺钉或销钉。

还进一步的,上述步骤s5中的陶瓷基复合材料点阵结构为上下面板之间通过斜面点阵结构支撑的中空结构,所述陶瓷基复合材料点阵结构中上、下面板的厚度各自独立地在2~4mm之间;波纹板的厚度在2~4mm之间,面板与波纹板接触面位置的厚度在2~4mm之间;面板和波纹板连接形成的中空点阵结构面密度低于0.5g/cm3,具备轻质的特点。

与现有技术相比,本发明的优点在于:

(1)本发明制备方法通过先分别制备波纹板和上下面板毛坯件,然后工艺过程中通过连接配件制备出组合式的陶瓷基复合材料点阵结构,后连接装配工艺避免了复杂的模具装配和铺层过程,同时数控加工能够保证轻质点阵结构面板、梯形波纹板轮廓尺寸和装配面的精度。

(2)本发明的制备方法能够实现模块化生产,能够提高生产效率,更易于实现大尺寸(500mm×500mm量级)波纹板点阵结构的实现,而且该中空点阵结构能够大幅提高单位质量的承载能力。

因此,本发明的制备方法具有工艺简便,设备要求度低,能实现产品外形尺寸可设计且控制精度高等优点,获得的产品具有轻质、耐高温(800~1650℃)、抗氧化、良好的承载能力并因为耐高温和抗氧化,可重复使用。

附图说明

从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中,本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解,其中:

图1为本发明背景技术中提及的pre-x迎风面采用c/sic复合材料tps的示意图。

图2为本发明背景技术中提及的pre-x上c/sic复合材料tps结构示意图。

图3为本发明背景技术中提及的pre-x上c/sic复合材料tps实物示意图。

图4为本发明实施例中制备陶瓷基复合材料点阵结构使用的阳模的立体结构示意图。

图5为本发明实施例中制备陶瓷基复合材料点阵结构使用的阳模的俯视示意图。

图6为本发明实施例中制备陶瓷基复合材料点阵结构使用的阴模的立体结构示意图。

图7为本发明实施例中制备陶瓷基复合材料点阵结构使用的阴模的俯视示意图。

图8为本发明实施例获得的c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构结构组成示意图。

图9为本发明实施例中用到的c/sic高温连接件的示意图,其中(a)为销钉连接件(左);(b)为丝杆连接件。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种复合材料波纹板点阵结构的组合式模具,模具采用石墨为原料,包括面板模、波纹板阴模、波纹板阳模以及附属的定位孔,如图4-7所示;其中图4和图5所示分别为波纹板阳模的立体结构示意图和俯视示意图,可以看出,波纹板阳模为表面中间平行排列有高度相同的n条等腰梯形凸起1的方形板,所述n条等腰梯形凸起之间形成n-1个凹槽;所述波纹板阴模尺寸与波纹板阳模相同,表面中间对应排列有n+1条高度相同的等腰梯形凸起2,最外侧两个等腰梯形凸起的外侧各设置有定高块3,所述定高块与所述最外侧凸起无缝连接共同形成半等腰梯形底面,定高块顶部高度高于所述等腰梯形凸起的高度,所述n+1条等腰梯形凸起之间形成n个凹槽;所述波纹板阴模表面上除最外侧两个凸起外其余凸起的尺寸与波纹板阳模表面上n-1个凹槽的尺寸匹配,对应地,波纹板阳模表面上n个凸起的尺寸与波纹板阴模表面上n个凹槽的尺寸匹配;其中n为大于等于2的整数;所述波纹板阳模和波纹板阴模的四周对应位置均有定位孔,用于连接并压紧波纹板阳模和波纹板阴模;所述面板模为上下两块平板。

实施例2

一种组合式c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构,该点阵结构通过先驱体浸渍-裂解工艺分别制备面板坯件和波纹板坯件,通过c/sic复合材料丝杆连接件连接,最后将组合体整体致密化获得。

本实施例的组合式c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构通过以下步骤制备得到:

(1)纤维预制件的成型:将碳纤维布剪裁成所需尺寸,面板用纤维布220mm×220mm,波纹板用纤维布220mm×290mm。在阴模表面仿形铺设波纹板支撑结构的10层斜纹碳纤维布,层间缝合,阳模合模,石墨螺栓紧固,获得波纹板纤维预制体;铺设面板的10层平纹碳纤维布,层间缝合,获得面板纤维预制体;

(2)真空浸渍:将成型于模具上的纤维预制体真空浸渍于重量比为1:1的聚碳硅烷-二甲苯溶液中,真空度<200pa,时间12h;

(3)交联固化:将浸渍后的预制体在250℃交联固化1h;

(4)高温裂解:交联固化后的预制体坯体进行高温热处理,温度1400℃,时间1h;

(5)致密化:重复步骤步骤(2)-(4)的真空浸渍-交联固化-高温裂解工艺8次,制得c/sic陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件;

(6)加工:对c/sic陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件进行数控加工,获得所需连接面精度2mm厚度的面板坯件和波纹板坯件,轮廓尺寸分别为200mm×200mm和200mm×200mm(高度50mm),并预制连接孔6;

(7)连接:采用c/sic丝杆通过连接孔6对面板坯件和波纹板坯件进行连接,获得c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构装配件;

(8)后致密化:重复步骤(2)-(4)的真空浸渍-交联固化-高温裂解工艺10次,制得组合式c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构,如图8所示。该点阵的尺寸为200mm×200mm×50mm,等效体积密度0.37g/cm3

实施例3

一种组合式sic/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构,该点阵结构通过先驱体转化分别制备面板坯件和波纹板坯件,通过高温连接件7在线连接获得。

本实施例的组合式sic/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构通过以下步骤制备得到:

(1)纤维预制件的成型:将sic纤维布剪裁成所需尺寸,面板用纤维布170mm×170mm,波纹板用纤维布170mm×225mm。在阴模表面仿形铺设波纹板支撑结构的15层斜纹sic纤维布,层间缝合,阳模合模,石墨螺栓紧固,获得波纹板纤维预制体;铺设面板的15层斜纹sic纤维布,层间缝合,获得面板纤维预制体;

(2)真空浸渍:将成型于模具上的纤维预制体真空浸渍重量比为1:1的聚碳硅烷-二乙烯基苯溶液,真空度<200pa,时间12h;

(3)交联固化:将浸渍后的预制体在250℃交联固化1h;

(4)高温裂解:交联固化后的预制体坯体进行高温热处理,温度1200℃,时间1h;

(5)致密化:重复步骤步骤(2)-(4)的真空浸渍-交联固化-高温裂解工艺6次,制得sic/sic陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件;

(6)加工:对sic/sic陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件进行数控加工,获得所需连接面精度3mm厚度的面板坯件和波纹板坯件,轮廓尺寸分别为150mm×150mm和150mm×150mm(高度50mm),并预制连接孔6;

(7)连接:采用sic/sic销钉通过连接孔6对面板坯件和波纹板坯件进行连接,获得sic/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构装配件;

(8)后致密化:重复步骤(2)-(4)的真空浸渍-交联固化-高温裂解工艺10次,制得组合式sic/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构。该点阵的尺寸为150mm×150mm×50mm,等效体积密度0.40g/cm3

实施例4

一种组合式石英/石英陶瓷基复合材料波纹板点阵结构,该点阵结构通过先驱体转化分别制备面板坯件和波纹板坯件,通过高温连接件7在线连接获得。

本实施例的组合式石英/石英陶瓷基复合材料波纹板点阵结构通过以下步骤制备得到:

(1)纤维预制件的成型:将石英纤维布剪裁成所需尺寸,面板用纤维布520mm×520mm,波纹板用纤维布520mm×700mm。在阴模表面仿形铺设波纹板支撑结构的10层缎纹石英纤维布,层间缝合,阳模合模,石墨螺栓紧固,获得波纹板纤维预制体;铺设面板的10层缎纹石英纤维布,层间缝合,获得面板纤维预制体;

(2)真空浸渍:将成型于模具上的纤维预制体真空浸渍40wt.%的硅溶胶,真空度<200pa,时间12h;

(3)烘干脱水:将浸渍后的预制体在120℃烘干12h;

(4)高温处理:交联固化后的预制体坯体进行高温热处理,温度800℃,时间1h;

(5)致密化:重复步骤(2)-(4)的真空浸渍-烘干脱水-高温处理工艺2次,制得石英/石英陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件;

(6)加工:对石英/石英陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件进行数控加工,获得所需连接面精度2mm厚度的面板坯件和波纹板坯件,轮廓尺寸分别为150mm×150mm和150mm×150mm(高度50mm),并预制连接孔6;

(7)连接:采用石英/石英复合材料丝杆通过连接孔6对面板坯件和波纹板坯件进行连接,获得石英/石英陶瓷基复合材料波纹板点阵结构装配件;

(8)后致密化:重复步骤(2)-(4)的真空浸渍-烘干脱水-高温处理工艺5次,制得组合式石英/石英陶瓷基复合材料波纹板点阵结构。该点阵的尺寸为500mm×500mm×50mm,等效体积密度0.32g/cm3

实施例5

一种组合式al2o3/al2o3陶瓷基复合材料波纹板点阵结构,该点阵结构通过先驱体转化分别制备面板坯件和波纹板坯件,通过高温连接件7在线连接获得。

本实施例的组合式al2o3/al2o3陶瓷基复合材料波纹板点阵结构通过以下步骤制备得到:

(1)纤维预制件的成型:将al2o3纤维布剪裁成所需尺寸,面板用纤维布220mm×220mm,波纹板用纤维布220mm×290mm。在阴模表面仿形铺设波纹板支撑结构的10层缎纹al2o3纤维布,层间缝合,阳模合模,石墨螺栓紧固,获得波纹板纤维预制体;铺设面板的10层缎纹al2o3纤维布,层间缝合,获得面板纤维预制体;

(2)真空浸渍:将成型于模具上的纤维预制体真空浸渍40wt.%的铝溶胶,真空度<200pa,时间12h;

(3)烘干脱水:将浸渍后的预制体在120℃烘干12h;

(4)高温处理:交联固化后的预制体坯体进行高温热处理,温度1000℃,时间1h;

(5)致密化:重复步骤(2)-(4)的真空浸渍-烘干脱水-高温处理工艺4次,制得al2o3/al2o3陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件;

(6)加工:对al2o3/al2o3陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件进行数控加工,获得所需连接面精度2mm厚度的面板坯件和波纹板坯件,轮廓尺寸分别为200mm×200mm和200mm×200mm(高度50mm),并预制连接孔6;

(7)连接:采用c/sic丝杆通过连接孔6对面板坯件和波纹板坯件进行连接,获得al2o3/al2o3陶瓷基复合材料波纹板点阵结构装配件;

(8)后致密化:重复步骤(2)-(4)的真空浸渍-烘干脱水-高温处理工艺6次,制得组合式al2o3/al2o3陶瓷基复合材料波纹板点阵结构。该点阵的尺寸为200mm×200mm×50mm,等效体积密度0.39g/cm3

实施例6

一种组合式al2o3/莫来石陶瓷基复合材料波纹板点阵结构,该点阵结构通过先驱体转化分别制备面板坯件和波纹板坯件,通过高温连接件7在线连接获得。

本实施例的组合式al2o3/莫来石陶瓷基复合材料波纹板点阵结构通过以下步骤制备得到:

(1)纤维预制件的成型:将al2o3纤维布剪裁成所需尺寸,面板用纤维布170mm×170mm,波纹板用纤维布170mm×225mm。在阴模表面仿形铺设波纹板支撑结构的20层缎纹al2o3纤维布,层间缝合,阳模合模,石墨螺栓紧固,获得波纹板纤维预制体;铺设面板的20层缎纹al2o3纤维布,层间缝合,获得面板纤维预制体;

(2)真空浸渍:将成型于模具上的纤维预制体真空浸渍重量比2:3的硅铝二元溶胶,真空度<200pa,时间12h;

(3)烘干脱水:将浸渍后的预制体在120℃烘干12h;

(4)高温处理:交联固化后的预制体坯体进行高温热处理,温度1000℃,时间1h;

(5)致密化:重复步骤(2)-(4)的真空浸渍-烘干脱水-高温处理工艺4次,制得al2o3/莫来石陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件;

(6)加工:对al2o3/莫来石陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件进行数控加工,获得所需连接面精度4mm厚度的面板坯件和波纹板坯件,轮廓尺寸分别为150mm×150mm和150mm×150mm(高度50mm),并预制连接孔6;

(7)连接:采用al2o3/莫来石复合材料丝杆对面板坯件和波纹板坯件通过连接孔6进行连接,获得al2o3/莫来石陶瓷基复合材料波纹板点阵结构装配件;

(8)后致密化:重复s2-s4的真空浸渍-烘干脱水-高温处理工艺6次,制得组合式al2o3/莫来石陶瓷基复合材料波纹板点阵结构。该点阵的尺寸为150mm×150mm×50mm,等效体积密度0.36g/cm3

实施例7

一种组合式c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构,该点阵结构通过化学气相沉积分别制备面板坯件和波纹板坯件,通过高温连接件7在线连接获得。

本实施例的组合式c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构通过以下步骤制备得到:

(1)纤维预制件的成型:将碳纤维布剪裁成所需尺寸,面板用纤维布220mm×220mm,波纹板用纤维布220mm×290mm。在阴模表面仿形铺设波纹板支撑结构的10层斜纹碳纤维布,层间缝合,阳模合模,石墨螺栓紧固,获得波纹板纤维预制体;铺设面板的10层平纹碳纤维布,层间缝合,获得面板纤维预制体;

(2)致密化:在1000℃进行低压化学气相沉积300h,制得c/sic陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件;

(3)加工:对c/sic陶瓷基复合材料波纹板和面板毛坯件进行数控加工,获得所需连接面精度2mm厚度的面板坯件和波纹板坯件,轮廓尺寸分别为200mm×200mm和200mm×200mm(高度50mm),并预制连接孔6;

(4)连接:采用c/sic丝杆通过连接孔6对面板坯件和波纹板坯件进行连接,获得c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构装配件;

(5)后致密化:继续进行低压化学气相沉积200h,制得组合式c/sic陶瓷基复合材料波纹板点阵结构。该点阵的尺寸为200mm×200mm×50mm,等效体积密度0.39g/cm3

以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

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