一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法

技术领域

本发明涉及C/SiC面板的制备技术领域，具体提供一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法。

背景技术

复合材料薄壁面板构件广泛应用于航天飞行器的热防护系统中，为了提高热防护系统的安全可靠性，降低其连接安装以及维修的难度，大尺寸复合材料薄壁面板构件的使用大大普及。

现有复合材料薄壁面板构建的制备通过对碳纤维预制件的预先成形，然后经先驱体浸渍裂解化法(PIP)两个步骤制备得到复合材料薄壁面板构件。

在采用CVI(化学气相渗透)工艺或者PIP(先驱体浸渍裂解)工艺制备C/SiC薄壁异型面板的时候，由于面板厚度较薄，在热处理过程中，极易发生变形，导致面板最终外形不能满足设计要求。

制备过程中通常采用模具夹持的方式来防止面板变形，根据面板外形设计制造了所需的石墨模具，并通过模具结构的设计，有效防止面板变形，并提高了模具的可重复性。

发明内容

现有技术一般采用模具夹持的方式用于防止面板变形，但是当面板形状不同时，模具无法通用，且批量生产时，每件面板均需制作模具，从而导致整个制备过程周期长，成本高，不利于工程化生产。

本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法。

一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法，所述方法通过在CVI或PIP处理过程中，在薄壁面板的周边预留防变形圈来控制C/SiC面板的形变。

所述防变形圈为：在制备薄壁异型C/SiC面板预制体时，在预制体面板原有尺寸的周边预留一圈边缘，所述边缘的厚度大于预制体的厚度。

所述方法的实现过程包括：采用CVI或PIP法，对所述预制体进行两次致密化处理，使预制体达到要求的密度，并大大减小预制体在加工过程中的变形。

所述方法的实现过程还包括加工过程，按照面板尺寸对预制体进行加工，并在面板的四周保留防变形圈，防止后续致密化处理时面板变形。

所述预制体为二维针刺碳纤维预制体，密度为0.40～0.60g/cm

所述方法的实现过程还包括再次加工过程：将经过第二次致密化处理的坯体的防变形圈去除。

所述方法的实现过程还包括制备涂层：在去除防变形圈的坯体表面制备一层SiC涂层，用于加工断面的封孔。

方法的实现步骤包括内容如下：

1)制备预制体：采用二维针刺碳纤维预制体，周边预留防变形圈；

2)初步致密化：通过CVI或PIP法，对预制体进行致密化处理；

3)初次加工：按照面板尺寸将初步致密化处理后的坯体进行，面板四周保留防变形圈，以防止后续致密化处理时面板变形；

4)再次致密化：通过CVI或PIP法，对初次加工后的坯体再次进行致密化处理；

5)再次加工：将坯体四周的防变形圈去除；

6)涂层制备：采用CVD工艺在坯体表面制备一层SiC涂层，用于加工断面的封孔。

所述防变形圈的厚度为面板厚度单侧加3～5mm，宽度为10～20mm。

所述初步致密化得到的坯体的密度为1.20～1.40g/cm

所述再次致密化得到的坯体的密度为1.70～1.80g/cm

与现有技术相比，本发明一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法具有以下突出的有益效果：

本发明制备方法与现有采用模具来控制面板变形的技术相比，无需针对每件面板设计专用模具，制备成本低，周期短，并可以进行批量化的大规模生产。

本发明方法通过在薄壁面板的周边保留防变形圈来控制C/SiC面板在CVI或PIP处理过程中的形变，与现有技术中不采用防变形圈，直接加工后再次进行致密化处理相比，面板的三维激光扫描外形结果与数模的拟合度从50％～60％提高到95％以上，最大变形量从2mm左右降低到0.3mm左右。

附图说明

图1为本发明薄壁面板及防变形圈的结构示意图；

图2为本发明薄壁面板及防变形圈的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法，所述方法的制备步骤如下：

1.预制体制备：采用二维针刺碳纤维预制体，密度为0.45g/cm

2.初步致密化：通过CVI或PIP法，对预制体进行致密化处理，得到密度在1.35g/cm

3.初次加工：按照面板尺寸将坯体加工到位，面板1四周各侧保留防变形圈2的15mm余量，以防止后续致密化处理时面板变形；

4.再次致密化：通过CVI或PIP法，对初次加工后坯体再次进行致密化处理，得到密度在1.76g/cm

5.再次加工：将坯体四周的防变形圈部分去除掉；

6.涂层制备：采用CVD工艺在坯体表面制备一层SiC涂层，用于加工断面的封孔。

实施例2

一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法，所述方法的制备步骤如下：

1.预制体制备：采用二维针刺碳纤维预制体，密度为0.40g/cm

2.初步致密化：通过CVI或PIP法，对预制体进行致密化处理，得到密度在1.30g/cm

3.初次加工：按照面板尺寸将坯体加工到位，面板四周各侧保留防变形圈的10mm余量，以防止后续致密化处理时面板变形；

4.再次致密化：通过CVI或PIP法，对初次加工后坯体再次进行致密化处理，得到密度在1.60g/cm

5.再次加工：将坯体四周的防变形圈部分去除掉；

6.涂层制备：采用CVD工艺在坯体表面制备一层SiC涂层，用于加工断面的封孔。

实施例3

一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法，所述方法的制备步骤如下：

1.预制体制备：采用二维针刺碳纤维预制体，密度为0.60g/cm

2.初步致密化：通过CVI或PIP法，对预制体进行致密化处理，得到密度在1.50g/cm

3.初次加工：按照面板尺寸将坯体加工到位，面板四周各侧保留防变形圈的20mm余量，以防止后续致密化处理时面板变形；

4.再次致密化：通过CVI或PIP法，对初次加工后坯体再次进行致密化处理，得到密度在1.90g/cm

5.再次加工：将坯体四周的防变形圈部分去除掉；

6.涂层制备：采用CVD工艺在坯体表面制备一层SiC涂层，用于加工断面的封孔。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。