一种陶瓷基复合材料结构及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110526727A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910808871.9(22)申请日2019.08.29(71)申请人航天材料及工艺研究所地址100076北京市丰台区南大红门路1号申请人中国运载火箭技术研究院(72)发明人袁泽帅路明辉孙新俸翔李军平王俊山(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人刘洁(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/565(2006.01)B28B23/02(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种陶瓷基复合材料结构及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种陶瓷基复合材料结构及其制备方法，包括以下步骤：采用碳纤维布分别铺设形成上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层预制体，将上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层预制体缝合形成一体化碳纤维织物预制体；向波纹芯层预制体的中空部位填注石墨珠以支撑波纹芯层，对碳纤维织物预制体进行多轮次压力浸渍、固化、裂解，以实现基体致密化，其中，每轮致密化完成后均需去除填充的石墨珠并清理中空部位的残渣，并在下一轮致密化前重新填注石墨珠；基体致密化完成后，除去填充的石墨珠，得到陶瓷基复合材料结构。该方法对芯层内壁不会因粘接、摩擦等原因造成损伤，可实现中空部位存在曲率变化的复杂曲面结构的制备。CN110526727ACN110526727A权利要求书1/2页1.一种陶瓷基复合材料结构的制备方法，所述陶瓷基复合材料结构包括上面板、下面板和位于所述上面板和下面板之间的波纹芯层，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)采用碳纤维布分别铺设形成上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层预制体，将所述上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层预制体缝合形成一体化碳纤维织物预制体；2)将所述碳纤维织物预制体装配到仿形外模内，向所述波纹芯层预制体的中空部位填注石墨珠以支撑所述波纹芯层，根据液相浸渍裂解法采用陶瓷前驱体对所述碳纤维织物预制体进行多轮次压力浸渍、固化、裂解，以实现基体致密化，其中，每轮致密化完成后均需去除填充的石墨珠并清理中空部位的残渣，并在下一轮致密化前重新填注石墨珠；3)基体致密化完成后，除去填充的石墨珠，得到陶瓷基复合材料结构。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的向所述波纹芯层的中空部位填注石墨珠，包括：向所述波纹芯层的中空部位边填注石墨珠边通过固态聚碳硅烷粉填补石墨珠形成的缝隙，直至填满。3.根据权利要求2所述的一种陶瓷基复合材料结构的制备方法，其特征在于，所述石墨珠的直径1～5mm；填充时所用的固态聚碳硅烷粉与石墨珠的体积比为1:2～1:2.5。4.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料结构的制备方法，其特征在于，所述上面板与波纹芯层厚度之和以及所述下面板与波纹芯层厚度之和均不大于7mm时，步骤1)所述将所述上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层预制体缝合形成一体化碳纤维织物预制体，包括：利用可溶于有机溶剂的硬质聚合物材料制成缝合芯模，将缝合芯模放置在所述波纹芯层预制体的中空部位维持芯层预制体形状，夹紧所述上面板预制体和下面板预制体，利用单侧缝合方法将所述上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层缝合成一个整体；将整体结构浸泡到有机溶剂中去除所述缝合芯模，得到一体化碳纤维织物预制体。5.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料结构的制备方法，其特征在于，所述上面板与波纹芯层厚度之和以及所述下面板与波纹芯层厚度之和中至少有一个大于7mm时，步骤1)所述将所述上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层预制体缝合形成一体化碳纤维织物预制体，包括：利用可溶于有机溶剂的硬质聚合物材料制成缝合芯模；根据所述波纹芯层预制体上波纹结构，确定所述波纹芯层预制体与下面板的缝线位置及所述波纹芯层预制体与上面板的缝线位置；将上面板预制体、波纹芯层预制体及下面板预制体按自上而下的顺序叠放，根据缝线位置，沿波纹移动方向，上下交替缝合，且缝合时每形成一个波纹芯层的中空部位放置一个缝合芯模，直至所述上面板预制体、下面板预制体及波纹芯层缝合成一个整体；缝合完成后将整体结构浸泡到有机溶剂中去除所述缝合芯模，得到一体化碳纤维织物预制体。6.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤2)中的浸渍压力为0.1-10MPa，浸渍时间为1-10小时，浸渍温度为20-120℃。7.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤2)中的固化温度为160-550℃之间，固化时间为1-10小时。2CN110526727A权利要求书2/2页8.根据权利要求