CN111018534A - 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件 - Google Patents

具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件 Download PDF

Info

Publication number
CN111018534A
CN111018534A CN201911356204.8A CN201911356204A CN111018534A CN 111018534 A CN111018534 A CN 111018534A CN 201911356204 A CN201911356204 A CN 201911356204A CN 111018534 A CN111018534 A CN 111018534A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic matrix
matrix composite
depositing
coating
composite substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911356204.8A
Other languages
English (en)
Inventor
陈旭
王佳民
何江怡
马渊
田录录
王文红
李建章
成来飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Golden Mountain Ceramic Composites Co ltd
Original Assignee
Xi'an Golden Mountain Ceramic Composites Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Golden Mountain Ceramic Composites Co ltd filed Critical Xi'an Golden Mountain Ceramic Composites Co ltd
Priority to CN201911356204.8A priority Critical patent/CN111018534A/zh
Publication of CN111018534A publication Critical patent/CN111018534A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C04B2235/5256—Two-dimensional, e.g. woven structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/614—Gas infiltration of green bodies or pre-forms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明属于陶瓷基复合材料表面处理领域，涉及一种具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件，解决现有具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件存在的力学性能差、抗氧化性能弱构件使用寿命短及可磨耗涂层与陶瓷基复合材料热匹配性较差的问题，通过在陶瓷基复合材料基体表面加工一定数量的凹槽，增强可磨耗涂层与陶瓷基复合材料基体的结合力，使二者连接更为紧密，耐久性更高，提升了此类构件的力学性能、抗氧化性能及构件使用寿命。

Description

具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件
技术领域
本发明属于陶瓷基复合材料表面处理领域，具体涉及一种在陶瓷基复合材料表面加工结合槽的表面钝化处理方法，提高陶瓷基复合材料表面涂层与陶瓷基复合材料基体之间的结合力和耐久性。
背景技术
连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是一种理想的高温结构材料，包括C/SiC陶瓷基复合材料和SiC/SiC陶瓷基复合材料，具有耐高温、高比强、低密度、抗烧蚀、高比模、抗氧化等优良性能，是一种集结构承载和耐苛刻环境的轻质复合材料，在航空发动机、卫星姿控发动机、超高声速冲压发动机和固体火箭发动机等武器装备等领域拥有巨大的应用潜力。
SiC/SiC陶瓷基复合材料能够在少量冷却或无冷却情况下在高温环境中长时间工作，能够使航空发动机叶片、燃烧室及喷管的工作温度提高几百摄氏度，显著提高发动机效率和推力。为了解决发动机转子部件工作时，由于陶瓷基复合材料硬度过高带来直接接触磨损而造成的强度破坏，要求陶瓷基复合材料表面还需制备一种可磨耗涂层，以避免强度破坏。
以往金属材料为提高涂层与材料之间的结合强度，在喷涂涂层之前会在材料表面进行喷砂处理工序，提高材料的表面粗糙度。针对陶瓷基复合材料的表面处理，如果采用喷砂处理工序，可以增加涂层与基体的结合力；但是，在喷砂处理工序中，会使陶瓷基复合材料表面的SiC层损伤，致使纤维裸露，影响材料的力学性能和抗氧化性能，降低构件使用寿命，因此常用的金属表面喷沙处理方式，难以适应陶瓷基复合材料表面处理。同时涂层与陶瓷基复合材料热膨胀系数差异的存在，导致热匹配性较差。
发明内容
为了解决现有具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件存在的力学性能差、抗氧化性能弱构件使用寿命短及可磨耗涂层与陶瓷基复合材料热匹配性较差的问题，本发明提供一种具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及该类构件；通过在陶瓷基复合材料基体表面加工一定数量的凹槽，增强可磨耗涂层与陶瓷基复合材料基体的结合力，使二者连接更为紧密，耐久性更高，进一步提升此类构件的力学性能、抗氧化性能及构件使用寿命。
本发明的技术方案是提供一种具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、制备陶瓷基复合材料基体；
步骤1.1、将碳纤维织成二维平纹布；将多层二维平纹布叠层放置；用碳纤维沿叠层方向将多层二维平纹布缝合在一起，得到碳纤维预制体；
步骤1.2、用石墨模具夹持步骤1.1获得的碳纤维预制体，将其置于CVI沉积炉内，采用化学气相沉积法沉积热解碳界面层PyC；
步骤1.3、采用CVI工艺在步骤1.2处理后的碳纤维预制体上沉积SiC基体，工艺反复多次后，脱开石墨模具，得到陶瓷基复合材料平板；
步骤1.4、采用平面磨床将陶瓷基复合材料平板的厚度加工至设定厚度，得到陶瓷基复合材料基体；
步骤2、修饰陶瓷基复合材料基体表面；
步骤2.1、机械加工结合槽；
将陶瓷基复合材料基体固定在定位工装上，沿陶瓷基复合材料基体表面加工多个设定深度的凹槽；
步骤2.2、采用CVI工艺沉积SiC基体；
采用CVI工艺在步骤2.1加工后的陶瓷基复合材料基体上沉积SiC基体，最终得到表面修饰后的陶瓷基复合材料基体；
步骤3、涂层制备；
在表面修饰后的陶瓷基复合材料基体表面均匀喷涂设定厚度的涂层。
进一步地，步骤1.2中采用CVI法沉积热解碳界面层PyC的工艺条件如下：
沉积温度900～1100℃，气氛压力0.2～0.3KPa，通入一定流量丙烯及氩气，沉积50～60h后自然降温。
进一步地，步骤1.3中采用CVI工艺在步骤1.2处理后的碳纤维预制体上沉积SiC基体的工艺条件如下：
沉积温度900～1200℃，气氛压力2～2.5KPa，通入一定流量氢气及氩气，通过鼓泡的方式将CH3SiCl3(MTS)带入CVI沉积炉中，氢气与MTS成一定摩尔质量比，沉积50～100h后自然降温。
进一步地，步骤2.2采用CVI工艺在步骤2.1加工后的陶瓷基复合材料基体上沉积SiC基体的工艺条件如下：
步骤2.1加工后的陶瓷基复合材料基体放置CVI沉积炉中，沉积温度900～1200℃，气氛压力2～2.5KPa，通入一定流量氢气及氩气，通过鼓泡的方式将CH3SiCl3(MTS)带入CVI沉积炉中，氢气与MTS成一定摩尔质量比，沉积50～100h后自然降温。
进一步地，为了验证实验效果，步骤1与步骤2之间还包括以下步骤：
步骤a、加工陶瓷基复合材料基体试件；
将陶瓷基复合材料基体放置在数控加工台上，选用刀具，沿叠层方向将陶瓷基复合材料基体加工为设定形状的试件；
步骤b、机械加工结合槽；
将试件固定在定位工装上，沿试件表面均匀加工多个设定深度的凹槽；
步骤c、沉积SiC基体；
采用步骤2.2中的CVI工艺在步骤b制备好的试件上沉积SiC基体，工艺反复至少2次，最终得到表面修饰后的陶瓷基复合材料试件；
步骤d、涂层制备；
在表面修饰后的陶瓷基复合材料试件表面均匀喷涂设定厚度的涂层；
步骤e、验证步骤d制备完成试件的性能。
进一步地，所述试件的形状为圆形。
进一步地，所述石墨模具包括上层板状模具、下层板状模具及加紧机构，所述上层板状模具及下层板状模具上均开设多个通孔。
进一步地，陶瓷基复合材料基体的厚度为3.5mm；
选用金刚石螺纹刀在陶瓷基复合材料基体表面或试件表面加工凹槽；
凹槽深度为0.4mm，各个凹槽相互平行；
涂层厚度为1mm。
进一步地，步骤2.2采用CVI方法沉积SiC基体的工艺至少反复2次。
本发明还提供一种具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件，其特殊之处在于：包括陶瓷基复合材料基体及涂覆在陶瓷基复合材料基体表面的耐磨涂层，所述陶瓷基复合材料基体与耐磨涂层接触的表面设有多个凹槽。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过在陶瓷基复合材料基体表面加工一定数量的凹槽，增加涂层与基体之间的接触面积，减小涂层与基体之间的热应力，提升材料与表面涂层的结合力，使涂层与基体材料连接更为紧密。
2、本发明加工完凹槽之后，再进行SiC沉积，减少加工后纤维裸露面积，保护纤维抗氧化，进一步增大可磨耗图层与构件接触面积。
附图说明
图1为本发明表面加工凹槽后的陶瓷基复合材料试件结构示意图；
图2为实验样本涂层区域应力响应图；
图3为对照样本涂层区域应力响应图；
图4为石墨夹具的结构示意图；
图中附图标记为：1-陶瓷基复合材料基体，2-凹槽；
31-上层板状模具，32-下层板状模具，33-加紧机构。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。
实施例一
本实施例通过下述过程制备具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料试件：
步骤1，制备陶瓷基复合材料基体，具体过程是：
(1.1)、选用T300-1K碳纤维(包括不仅限于此牌号)，将其织成二维平纹布，采用尺寸为240mm×150mm的二维平纹布叠层25层后，用1K碳纤维以缝合距离5mm×5mm沿厚度方向针刺连接，将25层二维平纹布缝合在一起，从而得到体积密度为0.70g/cm3，碳纤维体积分数为40.0％～42.0％的碳纤维预制体。
(1.2)、用石墨模具夹持碳纤维预制体，将其置于CVI沉积炉，采用气相沉积法沉积热解碳界面层(PyC)。具体石墨夹具的结构如图4所示，包括上层板状模具31、下层板状模具32及加紧机构33，上层板状模具31及下层板状模具32上均开设多个通孔，确保气体与碳纤维预制体充分接触。使用时，将碳纤维预制体放置在上层板状模具31及下层板状模具32之间，通过加紧机构33加紧。
采用CVI法沉积热解碳界面层(PyC)工艺为：
沉积温度900～1100℃，气氛压力0.2～0.3KPa，通入一定流量丙烯及氩气，沉积50～60h后自然降温。
(1.3)、采用CVI工艺在步骤(1.2)热处理后的碳纤维预制体上沉积SiC基体，工艺反复6次，脱开石墨模具，最终得到体积密度为1.8g/cm3的SiC/SiC复合材料平板；
具体工艺为：沉积温度900～1200℃，气氛压力2～2.5KPa，通入一定流量氢气及氩气，通过鼓泡的方式将MTS带入CVI沉积炉中，氢气与MTS成一定摩尔质量比，沉积50～100h后自然降温。
(1.4)、采用平面磨床将复合材料平板厚度加工至3.5mm，得到陶瓷基复合材料基体。
步骤2，制备涂层基体材料试件，具体过程是：
(2.1)、加工陶瓷基复合材料基体试件；
将步骤1获得的陶瓷基复合材料基体平板件放置在数控加工台上，选用φ8mm金刚石刀具，加工直径为25mm的圆片形试件；
(2.2)、机械加工结合槽；
将圆片形试件粘接在定位工装上，选用1mm厚45°金刚石螺纹刀沿试件表面均匀加工深度为0.4mm的凹槽12个，凹槽宽度为2mm；
(2.3)、沉积SiC基体；
将制备好的圆片形试件采用CVI方法沉积SiC基体，工艺反复2次，最终得到体积密度为2.0g/cm3的表面修饰后的SiC/SiC复合材料基体试件。
步骤3，制备可磨耗涂层，具体过程是：
采用等离子喷涂法在表面修饰后的SiC/SiC复合材料基体试件表面均匀喷涂厚度为1mm的涂层，形成具有可磨耗涂层试件。
以上提及的深度、厚度等数据，均可根据实际需求进行改变。
对具有可磨耗涂层试件，采用计算机模拟方式进行效果验证：
实验样本模型：上述加工完成的具有可磨耗涂层试件模型；
对照样本模型：
对照样本的加工过程为：直接在上述步骤2.1加工后的圆片形试件表面均匀喷涂厚度为1mm的涂层。
将实验样本模型及对照样本模型导入Workbench19.2中，定义基体材料为刚体，赋予可磨耗涂层材料属性并约束样本下底面，在样本的上底面加载1000N作用力，分析涂层区域应力响应，实验样本涂层区域应力响应如图2所示；对照样本涂层区域应力响应如图3所示；通过应力云图对比计算结果，明显可以看出，实验样本通过加工处理后试件由于与可磨耗接触面积变大，各试件应力值有明显改变，图2局部由于应力集中最大应力2.415MPa，大面积应力1.6726MPa；图3大面积应力2.23MPa，可见图2明显改善受力状态。
实施例二
本实施例通过下述过程制备具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件：
步骤1、制备陶瓷基复合材料基体；
步骤1.1、选用T300-1K碳纤维(包括不仅限于此牌号)，将其织成二维平纹布；采用尺寸为240mm×150mm的二维平纹布叠层25层后，用1K碳纤维沿叠层方向将25层二维平纹布缝合在一起，得到体积密度为0.70g/cm3，碳纤维体积分数为40.0％～42.0％的碳纤维预制体。
步骤1.2、用石墨模具夹持步骤1.1获得的碳纤维预制体，将其置于CVI沉积炉，采用气相沉积法沉积热解碳界面层PyC；采用CVI法沉积热解碳界面层(PyC)工艺为：沉积温度900～1100℃，气氛压力0.2～0.3KPa，通入一定流量丙烯及氩气，沉积50～60h后自然降温。
步骤1.3、采用CVI工艺在步骤1.2处理后的碳纤维预制体上沉积SiC基体，工艺反复多次后，脱开石墨模具，最终得到体积密度为1.8g/cm3的陶瓷基复合材料平板；
具体工艺为：沉积温度900～1200℃，气氛压力2～2.5KPa，通入一定流量氢气及氩气，通过鼓泡的方式将MTS带入CVI沉积炉中，氢气与MTS成一定摩尔质量比，沉积50～100h后自然降温。
步骤1.4、采用平面磨床将陶瓷基复合材料平板的厚度加工至3.5mm，得到陶瓷基复合材料基体；
步骤2、修饰陶瓷基复合材料基体表面；
步骤2.1、机械加工结合槽；
将陶瓷基复合材料基体固定在定位工装上，沿陶瓷基复合材料基体表面加工多个设定深度的凹槽；凹槽深度可以为0.4mm，宽度为2mm，各凹槽相互平行。
步骤2.2、采用CVI工艺沉积SiC基体；
采用CVI工艺在步骤2.1加工后的陶瓷基复合材料基体上沉积SiC基体，，工艺反复2次，最终得到体积密度为2.0g/cm3的表面修饰后的陶瓷基复合材料基体；
步骤3、涂层制备；
在表面修饰后的陶瓷基复合材料基体表面均匀喷涂1mm厚度的涂层。
以上提及的深度、厚度等数据，均可根据实际需求进行改变。
通过本发明的制备方法，增加了陶瓷基复合材料基体与涂层之间结合力，减少由于表面处理方式降低材料抗氧化性和力学性能，获得力学性能、抗氧化性能较好的构件。构件结构可参见图1：包括陶瓷基复合材料基体1及涂覆在陶瓷基复合材料基体表面的耐磨涂层，陶瓷基复合材料基体与耐磨涂层接触的表面设有多个凹槽2。

Claims (10)

1.一种具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制备陶瓷基复合材料基体；
步骤1.1、将碳纤维织成二维平纹布；将多层二维平纹布叠层放置；用碳纤维沿叠层方向将多层二维平纹布缝合在一起，得到碳纤维预制体；
步骤1.2、用石墨模具夹持步骤1.1获得的碳纤维预制体，将其置于CVI沉积炉内，采用化学气相沉积法沉积热解碳界面层PyC；
步骤1.3、采用CVI工艺在步骤1.2处理后的碳纤维预制体上沉积SiC基体，工艺反复多次后，脱开石墨模具，得到陶瓷基复合材料平板；
步骤1.4、采用平面磨床将陶瓷基复合材料平板的厚度加工至设定厚度，得到陶瓷基复合材料基体；
步骤2、修饰陶瓷基复合材料基体表面；
步骤2.1、机械加工结合槽；
将陶瓷基复合材料基体固定在定位工装上，沿陶瓷基复合材料基体表面加工多个设定深度的凹槽；
步骤2.2、采用CVI工艺沉积SiC基体；
采用CVI工艺在步骤2.1加工后的陶瓷基复合材料基体上沉积SiC基体，最终得到表面修饰后的陶瓷基复合材料基体；
步骤3、涂层制备；
在表面修饰后的陶瓷基复合材料基体表面均匀喷涂设定厚度的涂层。
2.根据权利要求1所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于，步骤1.2中采用CVI法沉积热解碳界面层PyC的工艺条件如下：
沉积温度900～1100℃，气氛压力0.2～0.3KPa，通入一定流量丙烯及氩气，沉积50～60h后自然降温。
3.根据权利要求2所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于，步骤1.3中采用CVI工艺在步骤1.2处理后的碳纤维预制体上沉积SiC基体的工艺条件如下：
沉积温度900～1200℃，气氛压力2～2.5KPa，通入一定流量氢气及氩气，通过鼓泡的方式将CH3SiCl3带入CVI沉积炉中，氢气与MTS成一定摩尔质量比，沉积50～100h后自然降温。
4.根据权利要求3所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于，步骤2.2采用CVI工艺在步骤2.1加工后的陶瓷基复合材料基体上沉积SiC基体的工艺条件如下：
步骤2.1加工后的陶瓷基复合材料基体放置CVI沉积炉中，沉积温度900～1200℃，气氛压力2～2.5KPa，通入一定流量氢气及氩气，通过鼓泡的方式将CH3SiCl3(MTS)带入CVI沉积炉中，氢气与MTS成一定摩尔质量比，沉积50～100h后自然降温。
5.根据权利要求1所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于，步骤1与步骤2之间还包括以下步骤：
步骤a、加工陶瓷基复合材料基体试件；
将陶瓷基复合材料基体放置在数控加工台上，选用刀具，沿叠层方向将陶瓷基复合材料基体加工为设定形状的试件；
步骤b、机械加工结合槽；
将试件固定在定位工装上，沿试件表面均匀加工多个设定深度的凹槽；
步骤c、沉积SiC基体；
采用步骤2.2中的CVI工艺在步骤b制备好的试件上沉积SiC基体，工艺反复至少2次，最终得到表面修饰后的陶瓷基复合材料试件；
步骤d、涂层制备；
在表面修饰后的陶瓷基复合材料试件表面均匀喷涂设定厚度的涂层；
步骤e、验证步骤d制备完成试件的性能。
6.根据权利要求5所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于：所述试件的形状为圆形。
7.根据权利要求1-6任一所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于：所述石墨模具包括上层板状模具、下层板状模具及加紧机构，所述上层板状模具及下层板状模具上均开设多个通孔。
8.根据权利要求7所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于：陶瓷基复合材料基体的厚度为3.5mm；
选用金刚石螺纹刀在陶瓷基复合材料基体表面或试件表面加工凹槽；
凹槽深度为0.4mm，各个凹槽相互平行；
涂层厚度为1mm。
9.根据权利要求8所述的具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法，其特征在于：步骤2.2采用CVI方法沉积SiC基体的工艺至少反复2次。
10.一种具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件，其特征在于：包括陶瓷基复合材料基体及涂覆在陶瓷基复合材料基体表面的耐磨涂层，所述陶瓷基复合材料基体与耐磨涂层接触的表面设有多个凹槽。
CN201911356204.8A 2019-12-25 2019-12-25 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件 Pending CN111018534A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911356204.8A CN111018534A (zh) 2019-12-25 2019-12-25 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911356204.8A CN111018534A (zh) 2019-12-25 2019-12-25 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111018534A true CN111018534A (zh) 2020-04-17

Family

ID=70213229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911356204.8A Pending CN111018534A (zh) 2019-12-25 2019-12-25 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111018534A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112661521A (zh) * 2020-12-22 2021-04-16 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装及方法
CN113277869A (zh) * 2021-05-26 2021-08-20 湖南世鑫新材料有限公司 一种具有耐磨及抗氧化涂层的碳陶制动盘及其制备方法
CN114315396A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料涡轮外环及其制备方法
CN114349525A (zh) * 2021-12-23 2022-04-15 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料涡轮外环及其制备方法
CN115028465A (zh) * 2022-06-01 2022-09-09 中国科学院过程工程研究所 一种碳/碳复合材料及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105835455A (zh) * 2015-12-15 2016-08-10 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 二维碳/硅-碳化硅复合材料销钉的制备方法及其预制体的制备方法和结构
CN108034915A (zh) * 2017-12-19 2018-05-15 浙江威肯特泵业有限公司 一种磨机用磨盘表面耐磨涂层的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105835455A (zh) * 2015-12-15 2016-08-10 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 二维碳/硅-碳化硅复合材料销钉的制备方法及其预制体的制备方法和结构
CN108034915A (zh) * 2017-12-19 2018-05-15 浙江威肯特泵业有限公司 一种磨机用磨盘表面耐磨涂层的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KEE SUNG LEE ET AL.: "Macroscopic Wear Behavior of C/C and C/C-SiC Composites Coated with Hafnium Carbide", 《JOURNAL OF THE KOREAN CERAMIC SOCIETY》 *
中国腐蚀与防护学会: "《热喷涂》", 31 December 1992 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112661521A (zh) * 2020-12-22 2021-04-16 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装及方法
CN112661521B (zh) * 2020-12-22 2022-05-10 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装及方法
CN113277869A (zh) * 2021-05-26 2021-08-20 湖南世鑫新材料有限公司 一种具有耐磨及抗氧化涂层的碳陶制动盘及其制备方法
CN114315396A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料涡轮外环及其制备方法
CN114349525A (zh) * 2021-12-23 2022-04-15 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料涡轮外环及其制备方法
CN115028465A (zh) * 2022-06-01 2022-09-09 中国科学院过程工程研究所 一种碳/碳复合材料及其制备方法与应用
CN115028465B (zh) * 2022-06-01 2023-03-24 中国科学院过程工程研究所 一种碳/碳复合材料及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111018534A (zh) 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件
CN110981520A (zh) 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件
CN111039688A (zh) 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料构件的制备方法及构件
EP2366678B1 (en) High tolerance controlled surface for ceramic matrix composite component
US5435889A (en) Preparation and coating of composite surfaces
EP1676822B1 (en) SiC/SiC composites incorporating uncoated fibers to improve interlaminar strength
EP2970019B1 (en) Rapid ceramic matrix composite production method
EP3061736B1 (en) Ceramic matrix composite articles
CN105177392B (zh) 燃气涡轮机部件和用于制造燃气涡轮机部件的方法
CN109650924A (zh) 基于SiC纤维陶瓷基复合材料整体涡轮叶盘制备方法
CA2428958A1 (en) Boron carbide composite bodies, and methods for making same
CN111004990B (zh) 用于热障涂层抗熔融cmas腐蚀的max相涂层及热喷涂制备方法
KR20150067359A (ko) 가스 터빈 엔진용 로터-스타터 어셈블리
CN109721376B (zh) 一种SiCw定向高强韧化厚壁陶瓷基复合材料的制备方法
CN107266099B (zh) 一种航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具
CN114315396B (zh) 具有可磨耗涂层的陶瓷基复合材料涡轮外环及其制备方法
CN111057988A (zh) 一种增强陶瓷三维约束涂层的制备方法
US20100081350A1 (en) Smooth surface ceramic composites
CN108191432A (zh) 一种SiC/SiC复合材料的连接方法
CN111170754A (zh) 一种具有Si-Y-C三元陶瓷基体复合材料及制备方法
CN207227293U (zh) 一种航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具
EP3650424B1 (en) Accelerated cvi densification of cmc through infiltration
CN111056855A (zh) 一种抗氧化性能强碳陶刹车材料的制备方法
US20110064891A1 (en) Methods of rapidly densifying complex-shaped, asymmetrical porous structures
CN112266257A (zh) 低成本制备基于连续C与SiC束间混杂纤维增强碳化硅复合材料的方法及其产品

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200417