[发明专利]一种陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制备预制体：根据构件结构用纤维制备预制体；所述纤维为碳纤维或碳化硅纤维；

（2）制备界面层：对步骤（1）所得预制体采用CVI技术沉积热解炭界面层或氮化硼界面层，获得预制体坯体；

（3）制备低密度纤维增强陶瓷基复合材料：将步骤（2）所得预制体坯体通过CVI技术或PIP技术制备陶瓷基体，获得密度为1.45~1.55g/cm³的纤维增强陶瓷基复合材料；

（4）加工光孔：将步骤（3）所得的纤维增强陶瓷基复合材料固定在铣床上，使用金刚石刀具铣光孔；

（5）增密陶瓷基复合材料：将步骤（4）所得的制品重复步骤（3），直至纤维增强陶瓷基复合材料的密度达1.6~1.75 g/cm³；

（6）加工内螺纹：将步骤（5）所得制品固定在加工台上，根据内螺纹设计尺寸使用金刚石刀具手动攻螺纹；

（7）增密陶瓷基复合材料：将步骤（6）所得制品重复步骤（3），直至纤维增强陶瓷基复合材料的密度达1.89~1.95 g/cm³；

（8）精修螺纹：将步骤（7）所得制品固定在加工台上，打磨螺纹至最终尺寸精度；

（9）CVD沉积SiC涂层：对步骤（8）所得制品的螺纹孔保护：将步骤（8）所得制品的螺纹孔表面涂刷酚醛树脂，然后700-1000℃，高温炭化1-6h，再用石墨纸填充螺纹孔；经CVD沉积SiC后再进行螺纹孔清理：将螺纹孔内的石墨纸清理出来，再重复步骤（8），将螺纹孔内疏松碳清除使制品的内螺纹达到设计尺寸。

2.如权利要求1所述陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述预制体为通过纤维以二维铺层、2.5D针刺、2.5D穿刺、2.5D编织或3D编织的成型方式制备而成，预制体的密度为0.4-0.6g/cm³。

3.如权利要求1所述陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，

热解炭界面层通过碳源气体采用等温CVI技术制备，所述等温CVI技术的沉积温度为800~1100℃，保温时间为1~60h，炉内压力为0.5~20kPa，碳源气体的气体流量为5~15L/min；所述的碳源气体选自天然气、甲烷、丙烷、丙烯中的任一种或多种；

氮化硼界面层是通过氮源前驱体和硼源前驱体在氢气氛围下采用等温CVI制备：沉积温度为600~1000℃，炉内压力为15~30kPa，氮源和硼源先驱体气体流量为500~1000sccm，氮源与硼源流量比为10~20：1，氢气与氮源的流量比为50~100：1，保温1~30h；所述的氮源前驱体为NH₃、B₃N₃H₆中的一种，所述的硼源前驱体为BH₃、BCl₃、B₃N₃H₆中的一种。

4.如权利要求1所述陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，

所述CVI技术具体为：通过载气氢气通入前驱体，所述前驱体为硅烷类有机物，如CH₃SiCl₃、（CH₃）₂SiCl₂，以氢气为还原气体，以氩气或氮气为稀释气体，沉积温度为1000~1500℃，沉积时间为5~200h，沉积压力为1~20kPa；还原气体与前驱体的摩尔比为8~20:1，前驱体流量为1~15g/min，稀释气体流量为2~20L/min，还原气体的流量由还原气体与前驱体的摩尔比来确定，载气流量为100~200ml/min；

所述的PIP技术具体为：将预制体坯体通过真空浸渍-压力浸渍-固化-裂解制备陶瓷基体层，重复真空浸渍-压力浸渍-固化-裂解步骤，直至达到密度为1.45~1.55g/cm³。