[发明专利]一种陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法：根据构件结构用纤维制备预制体；采用CVI技术沉积热解炭界面层或氮化硼界面层；通过CVI技术、PIP技术制备陶瓷基体层，获得密度为1.45~1.55g/cm³的纤维增强陶瓷基复合材料；加工光孔；增密陶瓷基复合材料至密度达1.6~1.75 g/cm³；加工内螺纹：增密陶瓷基复合材料至密度达到实际要求；精修螺纹：螺纹孔表面涂刷酚醛树脂，高温炭化，再用石墨纸填充螺纹孔；CVD沉积SiC涂层；螺纹孔清理，即得。该方法在材料低密度时开始加工螺纹，大幅度提高了螺纹的加工精度、加工效率和螺牙成型率，减少了金刚石刀具的磨损率，大大降低了螺纹加工成本，增加沉积前螺纹保护措施，可以有效地避免涂层沉积造成的螺纹尺寸超差问题。

技术领域

本发明属于内螺纹加工制备技术领域，具体涉及一种连接用纤维增强陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法。

背景技术

陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨、耐烧蚀、比强度/比模量高、抗氧化性能好、结构可设计性好等优点，用来制备螺钉、销钉、螺柱等连接件，替代部分高温合金，用于连接航空航天耐高温的结构件。但由于陶瓷基复合材料硬度大、脆性大，连接件的螺纹加工时，螺牙易崩裂，刀具磨损严重，加工成本高。

中国专利CN 107052476A中公开了一种连续纤维增强陶瓷基复合材料螺纹低损伤加工工艺方法，该发明通过设计专用金刚石平底刀具在连续纤维增强陶瓷基复合材料上加工螺纹大径，然后采用金刚石螺纹刀具根据螺纹仿形铣磨削工艺先粗加工螺纹，再精加工螺纹，该发明细化了螺纹具体加工工艺，提高了螺纹加工效率，降低了螺牙损伤，设计的金刚石刀具提高了使用寿命，降低了螺纹的加工成本。但对于连续纤维增强陶瓷基复合材料成品硬度非常大，直接采用金刚石刀加工螺纹精度不容易控制，加工难度大，刀具的磨损严重。加工过程用力过大可能导致材料断裂。而且该发明只适用于连接件的外螺纹加工，不适合内螺纹加工方法。

陶瓷基复合材料内螺纹由于在一定深度和孔径内，加工难度较大，精度不容易控制。在沉积涂层时，涂层会影响螺纹和螺纹孔的精度，涂层后表面比较硬，给精修螺纹和清理螺纹孔深度造成很大困难，容易损坏螺牙。因此，亟待解决现有技术存在的上述难题。

发明内容

本发明目的在于克服内螺纹加工精度难以控制、沉积涂层造成螺纹尺寸超差、精修螺纹容易损坏螺牙等问题，提供一种陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法，该方法在材料低密度时开始加工螺纹，大幅度提高了螺纹的加工精度、加工效率和螺牙成型率，减少了金刚石刀具的磨损率，大大降低了螺纹加工成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种陶瓷基复合材料内螺纹的制备方法，其包括如下步骤：

（1）制备预制体：根据构件结构用纤维制备预制体；

（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、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）所得制品通过工装夹具固定在加工台上，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到1.89~1.95 g/cm³；