發明提出了一種基于先驅體浸漬裂解工藝制備歐米茄形長桁的方法，針對先驅體浸漬裂解工藝及歐米茄形長桁的特點，設計了成型工裝，通過等靜壓成形控制構件形面、通過浸漬流道設計、高溫裂解均勻熱傳導控制實現了歐米茄形長桁的小批量精確制造。本發明創新性地通過等靜壓成形實現了陶瓷基復合材料復雜形面長桁構件模壓應力的均勻傳遞，保證纖維預制體受力均勻，厚度可控，避免了因受壓不均勻而造成的構件成形質量不高的問題；在致密化過程中確保歐米茄形長桁整體主要受熱傳導方式加熱，保證在升溫?裂解過程中歐米茄形長桁的溫度均勻性，避免因受熱不均勻而導致歐米茄長桁構件的扭曲與變形，提高了構件的制備質量與精度。

技術領域

本發明屬于連續纖維增強陶瓷基復合材料的制備技術，具體涉及一種基于先驅體浸漬裂解工藝制備歐米茄形長桁的方法。

背景技術

與傳統高溫合金相比，先驅體浸漬裂解工藝制備的纖維增強陶瓷基復合材料的密度僅為高溫合金的1/3～1/4；工作溫度可提高150℃以上，是國際公認的替代高溫合金作為臨近空間飛行器熱防護系統的理想材料。

在飛行器總體結構中，長桁類結構件作為機身縱向承力構件，被廣泛應用于機翼、機身等飛行器結構當中，是重要的構件之一，該類結構件受裝配環境制約，外形大多扭曲復雜。與采用高溫合金制備長桁包括的合金選材、沖壓、銑削、制孔等工序不同，采用先驅體浸漬裂解工藝制備纖維增強陶瓷基復合材料長桁的工序主要包括纖維預制體的編織、成形、致密化等工序，復雜形面的長桁在成形過程中的均勻模壓成形、均勻致密化和構件變形控制等是纖維增強陶瓷基復合材料復雜形面長桁構件的制備難點，需要針對先驅體浸漬裂解工藝的特點和長桁構件的特點設計連續纖維增強陶瓷基復合材料的成形與制備方法，使之滿足裝配環境約束的要求，目前沒有針對先驅體浸漬裂解工藝制備臨近空間飛行器高溫熱端部件用歐米茄形長桁的報道。

發明內容

本發明基于歐米茄形長桁構件的需求和先驅體浸漬裂解工藝的特點，創新性地提出了一種歐米茄形長桁的成型工裝、成型方法與致密化方案。

本方明的技術方案如下：

一種基于先驅體浸漬裂解工藝制備歐米茄形長桁的方法，包括以下操作步驟：

(1)采用連續纖維束編織纖維預制體平板，制備纖維預制體；

(2)設計成型工裝：依據歐米茄形長桁的外形尺寸設計成形制備工裝，所述成型制備工裝包括上模、芯模、定位銷、浸漬流道、鎖緊螺母和真空袋；

(3)歐米茄形長桁纖維預制體的等靜壓成型：將步驟(1)中得到的纖維預制體放入步驟(2)制得的成形制備工裝的芯模中并放入真空袋中抽真空，而后一并放入氣壓釜中加壓成形，得到歐米茄形長桁纖維預制體；

(4)界面層制備：將歐米茄形長桁纖維預制體放入化學氣相沉積爐中制備界面層；

(5)陶瓷先驅體溶液浸漬：將沉積界面層的歐米茄形長桁纖維預制體放入成型制備工裝中固定后置于真空浸漬設備中，用真空泵對真空浸漬設備抽真空，真空浸漬設備內腔壓力100Pa時，將陶瓷先驅體溶液通過不銹鋼管路引入真空浸漬設備內腔，最終使沉積界面層的歐米茄形長桁纖維預制體全部淹沒于陶瓷先驅體溶液中，浸漬處理12-48h；

(6)高溫裂解，將浸漬陶瓷先驅體溶液的歐米茄形長桁纖維預制體連同成型制備工裝一并放入高溫裂解爐中高溫裂解；高溫裂解環境為真空環境或氣氛環境中的一種，升溫至先驅體陶瓷化轉變點溫度后保溫0.5-2h；