CN103557221A - 一种C／SiC材料在线连接制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种C／SiC材料在线连接制备方法，通过在C／SiC螺钉的螺纹上加工出一个平行于材料XY面的平面，人为制备出一条从外部直达螺纹表面的通道，通过后期致密化处理，消除内部孔隙，提高螺纹结合强度，制备出强度更高、防脱性能优异的C／SiC螺钉连接结构。本发明利用了现有C／SiC材料的在线连接工艺的特性，结合螺钉连接的特点，通过在螺纹表面加工出一个平行材料XY面的平面，使得在线连接过程中的基体可以有效的渗入螺纹连接面，解决了螺钉连接面孔隙多的缺点，减小了螺纹连接面的孔隙，同时提高了连接强度和螺钉的防脱性能，可以有效的防止螺钉在高强振动下变松，甚至脱落。
Description
技术领域
本发明涉及一种C／SiC材料在线连接制备方法，属于陶瓷材料加工技术领域。
背景技术
发动机燃烧室、喷管等部位直接承受高温燃气的高速冲刷，对材料的耐烧蚀能力要求极高，同时对抗振性能也有很高的要求。目前采用C／SiC材料，多为大尺寸复杂结构的部件，无法整体加工成型，需要制备形状相对单一的组件后，通过连接组装而成。C／SiC材料的主要连接方式为在线连接，在线连接是指在碳陶材料致密化过程中进行连接，然后通过后期致密化将连接面之间的孔隙充分填充，最终得到的连接部位的强度高于单纯的未经后期致密化的连接强度；在线连接包括在线销接和在线螺接，其中在线螺接的方式具有更好的抗振性能，为最常用的连接方式。但是C／SiC材料在线螺接存在连接面孔隙率高(孔隙率一般超过15％)的问题，影响到材料的连接强度(拉脱应力小于2000N)，同时在强振动下容易变松，甚至脱落。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了强度更高、防松性能更为优异的C／SiC材料在线螺接制备方法。
本发明的技术解决方案：一种C／SiC材料在线连接制备方法，通过以下步骤实现：
第一步，在C／SiC螺钉螺纹表面加工出一个平行于螺钉C／SiC材料XY面的平面；
螺纹表面加工出一个平行于材料XY面的平面，使得在线连接过程中的基体可以有效的渗入螺纹连接面，减小了螺纹连接面的孔隙，基体将平面与螺纹之间的孔隙填充后，形成的平行于螺钉轴向的线形连续基体可以有效的防止螺钉在高强振动下变松，甚至脱落。
平面加工方法工艺实现难度低，连接强度高，若加工成非平面形式，其制备得到的连接强度明显低于平面形式。由于用于加工C／SiC螺钉的材料多为层状结构，平面平行于螺钉轴向，当平行于螺钉的C／SiC材料XY面加工平面时，所加工掉的多为短纤维，对C／SiC材料的损伤最小。
平面的加工深度为0.1～1mm；加工长度为C／SiC螺钉的螺纹长度。
此深度为优选深度，超出优选深度，其制备得到的连接强度要明显低于优选深度，加工的深度增加后，C／SiC螺钉的损伤增大，螺钉截面减小，拉伸强度会降低。
第二步，利用第一步加工的C／SiC螺钉将C／SiC复合材料进行螺纹在线连接。
本步骤为C／SiC复合材料在线螺接的常规方法。
本发明设计原理：
本发明通过在C／SiC螺钉的螺纹上加工出一个平行于C／SiC材料XY面的平面，人为制备出一条从外部直达螺纹表面的通道，通过后期致密化处理，消除内部孔隙，提高螺纹结合强度，制备出强度更高、防脱性能优异的C／SiC螺钉连接结构。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明利用了现有C／SiC材料的在线连接工艺的特性，结合螺钉连接的特点，通过在螺纹表面加工出一个平行材料XY面的平面，使得在线连接过程中的基体可以有效的渗入螺纹连接面，解决了螺钉连接面孔隙多的缺点，减小了螺纹连接面的孔隙，孔隙率小于10％；
(2)本发明在螺纹表面加工出一个平行材料XY面的平面，当在线连接过程中，基体将螺纹接触面之间的孔隙填充后，形成的平行于螺钉轴向的线形连续基体，同时提高了连接强度和螺钉的防脱性能，可以有效的防止螺钉在高强振动下变松，甚至脱落，拉脱应力大于3500N；
(3)本发明制备得到的连接试验件通过了热振动试验，克服了现有螺接连接方式在高振动环境下容易失效的缺点。
说明书附图
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。
本发明如图1所示，先制备出标准螺纹的C／SiC螺钉；然后在螺纹表面加工出一个平行于材料XY面的平面，利用在线连接工艺，采用加工平平的C／SiC螺钉对C／SiC进行在线螺接，对连接孔隙进行充分的基体填充。
实施例1
将两块C／SiC复合材料样片进行在线螺接
1、加工二块尺寸为15mm×15mm×10mm的C／SiC样块，在其中心处机加出一个M8的沉头螺纹孔。
2、螺钉加工
机加出一个长20mm的C／SiC材料的沉头螺钉，C／SiC螺钉的螺纹表面加工出一个平行于材料XY面的平面，加工深度为0.1mm。
3、利用螺钉将两块C／SiC样片进行在线连接。
制备的样片通过分析，采用拉伸强度检测拉脱应力考核。检测结果如表1所示。
实施例2～4
制备方法同实施例1，区别在于C／SiC螺钉的螺纹表面加工平面的加工深度分别为0.3mm、0.5mm和1mm，制备的样片通过分析(检测方法同实施例1)，检测结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，平面加工深度在0.1-1mm之间时，强度和孔隙率差别不大。
对比例1
制备方法同实施例1，区别在于C／SiC螺钉的螺纹表面加工平面的加工深度为1.5mm，制备的样片通过分析(检测方法同实施例1)，检测结果如表2所示。
对比例2
将两块C／SiC复合材料样片进行在线螺接
1、加工二块尺寸为15mm×15mm×10mm的C／SiC样块，在其中心处机加出一个M8的沉头螺纹孔。
2、螺钉加工
机加出一个长20mm的C／SiC材料的沉头螺钉，C／SiC螺钉的螺纹表面加工出一个垂直于材料XY面的平面，加工深度为0.5mm。
3、利用螺钉将两块C／SiC样片进行在线连接，在线连接工艺同实施例1。
制备的样片通过分析(检测方法同实施例1)，检测结果如表2所示。
对比例3
将两块C／SiC复合材料样片进行在线螺接
1、加工二块尺寸为15mm×15mm×10mm的C／SiC样块，在其中心处机加出一个M8的沉头螺纹孔。
2、螺钉加工
机加出一个长20mm的C／SiC材料的沉头螺钉，C／SiC螺钉的螺纹表面加工出一个圆弧截面的弦线平行于材料XY面的圆弧面，加工深度为0.5mm。
3、利用螺钉将两块C／SiC样片进行在线连接，在线连接工艺同实施例1。
制备的样片通过分析(检测方法同实施例1)，检测结果如表2所示。
对比例4
将两块C／SiC复合材料样片进行在线螺接
1、加工二块尺寸为15mm×15mm×10mm的C／SiC样块，在其中心处机加出一个M8的沉头螺纹孔。
2、螺钉加工
机加出一个长20mm的C／SiC材料的沉头螺钉。
3、利用螺钉将两块C／SiC样片进行在线连接，在线连接工艺同实施例1。
制备的样片通过分析(检测方法同实施例1)，检测结果如表2所示。
表2
从表1、2可以看出，(1)在螺钉表面加工平面或曲面，相比于不加工的螺钉，孔隙率会减少，连接强度明显增加；(2)螺钉表面加工平面或曲面的加工深度和加工的形状对孔隙率影响不大，孔隙率一般在4％一8％；(3)平行于螺钉C／SiC材料XY方向加工平面对螺钉的强度影响最小；(4)平面加工深度超过0.1-1mm，强度有明显下降。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (3)
1.一种C／SiC材料在线连接制备方法，其特征在于通过以下步骤实现：
第一步，在C／SiC螺钉螺纹表面加工出一个平行于螺钉C／SiC材料XY面的平面；
第二步，利用第一步加工的C／SiC螺钉将C／SiC复合材料进行螺纹在线连接。
2.根据权利要求1所述的一种C／SiC材料在线连接制备方法，其特征在于：所述第一步中平面的加工深度为0.1～1mm。
3.根据权利要求1所述的一种C／SiC材料在线连接制备方法，其特征在于：所述第一步中平面的加工长度为C／SiC螺钉的螺纹长度。
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2013
- 2013-10-11 CN CN201310471331.9A patent/CN103557221A/zh active Pending
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