[发明专利]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

权利要求书

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。