[发明专利]一种纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法

权利要求书

1.一种纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据涡轮叶片在工作时的受力，首先设计纤维在叶片内部的走向排布，建立纤维预制体三维模型，然后通过FDM熔融沉积法制备纤维预制体(1)，再通过SLA光固化成型法制备叶片树脂外形(2)，将纤维预制体(1)与叶片树脂外形(2)进行组合装配；

2)配制满足浇注要求的陶瓷浆料并完成浇注，待陶瓷浆料固化后得到涡轮叶片素坯；

3)去除涡轮叶片素坯内部以及纤维表面的溶剂与有机物，得到叶片多孔体；

4)通过CVD/CVI化学气相沉积/渗透法得到纤维定向增韧的陶瓷基复合材料涡轮叶片。

2.根据权利要求1所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于，所述步骤1)中制备纤维预制体(1)的具体操作为：首先将粘结材料融化并包裹在连续纤维表面，然后按照设计的成形路径分层进行连续纤维打印，在纤维预制体(1)的上下两端设置用于连接、支撑各层以及提供各层沉积起始位置的工艺支架结构，连续纤维搭接在工艺支架结构上，调整纤维间距后即得到沿叶片主应力定向连续排布的纤维预制体(1)。

3.根据权利要求2所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：所述的工艺支架结构包括若干个工艺隔层(4)以及连接所有工艺隔层(4)两端的支架体(3)，调整纤维间距包括调整纤维的稀疏程度以及工艺隔层(4)的层距。

4.根据权利要求2所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：将粘结材料与纤维通入加热喷头融化，粘结材料包裹在连续纤维表面并从打印喷嘴挤出。

5.根据权利要求2所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：所述的纤维预制体(1)由芯部增强材料与外部粘结材料组成，芯部增强材料为碳纤维、碳化硅纤维或氧化铝纤维，外部粘结材料为热塑性材料或者热塑性材料与短纤维组成的混合材料。

6.根据权利要求2所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：所述的步骤3)中去除涡轮叶片素坯内部以及纤维表面溶剂与有机物的工艺包括干燥及热解，经过热解工艺使纤维预制体(1)表面的粘结材料碳化烧蚀，形成间隙。

7.根据权利要求1所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：所述陶瓷浆料中的陶瓷粉末为碳化硅、氮化硅、碳化硼、硼化锆或氧化铝中的一种或多种组合而成的混合物。

8.根据权利要求1或7所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：所述陶瓷浆料经过三级级配，固相含量为20vol％～65vol％，浆料粘度小于1Pa.s，颗粒的粒径范围为0.5μm～50μm。

9.根据权利要求1所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：所述的步骤2)中陶瓷浆料的浇注在真空注型机内完成。

10.根据权利要求1所述纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片的制造方法，其特征在于：所述的步骤4)中首先通过CVD/CVI化学气相沉积/渗透法对叶片多孔体沉积一层热解碳涂层，然后再沉积碳化硅实现基体致密化，最终得到纤维定向增韧陶瓷基复合材料涡轮叶片。