一种薄壁异型C/SiC面板的制备方法
文献发布时间:2023-06-19 09:46:20
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。
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