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(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CN110937909A(43)申请公布日2020.03.31(21)申请号201911145235.9(22)申请日2019.11.21(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人梅辉毛敏馨赵钰成来飞(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/565(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B41/87(2006.01)F16F1/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法(57)摘要本发明涉及一种连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法,设计了专用的摸具结构,采用3D打印得到可开合的、周身带螺纹、通孔分布在螺纹之间的圆柱状的,沿轴向分为三段,中部模具长于两端的陶瓷模具;采用该摸具制备弹簧预制体,采用采用化学气相渗透法对弹簧预制体增韧、弹簧预制体沉积SiC基体及涂层。本发明从碳纤维的编织结构设计开始调控簧丝的剪切强度,实现弹簧的回弹力、弹簧刚度等的可设计性;通过均匀的可精确控制的界面层、涂层厚度进一步实现了弹簧回弹力、弹簧刚度、抗疲劳性能等的可控性;本发明制备的陶瓷基复合材料弹簧在1000℃的刚度保留率可高达97.6%,具体涉及对于碳纤维的增强、增韧、成型等的处理,其主要应用于高温滑动密封领域。CN110937909ACN110937909A权利要求书1/1页1.一种连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法,其特征在于步骤如下:步骤1、弹簧成型模具的制备:根据弹簧所需的机械设计参数,通过三维软件设计并3D打印得到可开合的、周身带螺纹、通孔分布在螺纹之间的圆柱状陶瓷模具;所述为中空圆柱状,沿轴向分为三段,中部模具长于两端模具;步骤2、弹簧预制体的制备:采用石墨夹具固定三段模具,将若干股1K、3K或12K束的碳纤维编制成碳纤维绳,并沿模具周身的螺纹缠绕于模具上,并将纤维绳两端固定得到弹簧预制体;步骤3、弹簧预制体增韧:将弹簧预制体放入沉积炉,采用化学气相渗透法,以丙烯为气源在850℃~1000℃,炉内压力0.20~0.25MPa的条件下分解并在预制体表面和内部制备热解碳层;步骤4、弹簧预制体沉积SiC基体及涂层:将步骤3处理的弹簧预制体放入沉积炉,采用化学气相渗透法,以氢气为载气,氩气为稀释气体,以三氯甲基硅烷为气源在950℃~1100℃、炉内压力0.09~0.1MPa的条件下逐步分解成SiC并沉积在预制体内部及表面形成基体与涂层;步骤5、脱模:除去模具两端的石墨夹具,抽拉出内部模具,外部模具汇合后从弹簧内部抽出后,获得C/SiC复合材料弹簧。2.根据权利要求1所述连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法,其特征在于:所述碳纤维的股数和每股的根数由弹簧所需簧丝的丝径及编制方法确定。3.根据权利要求1所述连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法,其特征在于:所述碳纤维编制成碳纤维绳是将纤维加捻或进行1D、2D、3D编织。4.根据权利要求1所述连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法,其特征在于:所述步骤3的热解碳层选用PyC或BN界面层。2CN110937909A说明书1/7页一种连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法技术领域[0001]本发明属于弹簧的制备方法,涉及一种连续纤维增强的C/SiC陶瓷弹簧的制备方法,具体涉及一种编织结构可设计的连续纤维增强陶瓷基复合材料弹簧的制备方法,主要应用于高温滑动密封领域。背景技术[0002]高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹等的有翼或无翼飞行器。高超声速发动机以及机身襟翼、襟副翼、升降舵副翼等多处面临动态密封的难题,为实现整个飞行剖面宽的速度及高度范围内以较高性能工作,进气道(尾喷管)结构需要不断地调节,火箭基组合循环(RBCC)等发动机普遍采用变几何进气道方案;而变几何进气道会增加发动机重量与结构的复杂性,同时也会带来密封、联接、冷却及控制等问题,可变流道超高温动密封即为其中亟需解决的核心技术之一。在现阶段三种主要密封技术中,陶瓷片密封具有优良的耐高温、耐磨损性能,并且密封性能也很好,能够较好地满足应用需求。而在陶瓷片密封技术中一个重要的突破点就是弹簧。[0003]在高温合金弹簧方面,美国的镍钴合金therm600能耐500℃高温,InconelX750可耐高温600℃,但合金在温度超过1000℃时强度和稳定性会显著降低。日本在制备耐高温复合材料弹簧方面进行了广泛的研究,日本发条株式会社(NHK)成功研制出部分稳定氧化锆、Si3N4为基质的陶瓷弹簧制品,最高使用