[发明专利]二维碳化硅/碳化硅复合材料棒料及连接件制备方法

说明书

本发明涉及一种复合材料紧固件制备方法，尤其涉及一种二维碳化硅/碳化硅复合材料棒料及连接件制备方法，主要应用于超高温、高强度、抗氧化复合材料产品的连接装配。克服现有三维针刺碳/碳化硅复合材料螺栓生产周期长、密度不均导致性能差异大等缺点，本发明加工棒料毛坯的预制体是由多层二维碳化硅/碳化硅复合材料毛坯平板铆接而成，由于单层二维碳化硅/碳化硅复合材料毛坯平板的厚度位于3～6mm区间，使得在沉积SiC基体时，各个部位密度能够保持一致，同时棒料毛坯沉积过程采用SiC/Bsubgt;4/subgt;C基体，可以进一步提高棒料毛坯密度均匀性；与现有碳/碳化硅复合材料螺栓制备方法相比，采用本发明中碳化硅/碳化硅复合材料螺栓制备方法后螺栓剪切强度明显提升至240～320Mpa。

技术领域

本发明涉及一种复合材料紧固件制备方法，尤其涉及一种二维碳化硅/碳化硅复合材料棒料及连接件制备方法，主要应用于超高温、高强度、抗氧化复合材料产品的连接装配。

背景技术

陶瓷基复合材料是一种兼有金属材料、陶瓷材料和碳材料性能优点的热结构/功能一体化新型战略材料，具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化、抗烧蚀、对裂纹不敏感及不发生灾难性毁损等特点，在航空、航天、卫星宇航、核能及光伏等领域有着广泛的应用。

由于受目前复合材料编制成型工艺技术的限制，难以利用陶瓷基复合材料研制大尺寸、精密、复杂产品构件的整体制备。因此，为满足未来航空航天领域飞行器对连接件提出的更高服役温度及力学性能要求，开展高性能、低成本的复材连接件对复合材料尤其对于陶瓷基复材工程化应用具有重要意义。

目前在授权公告号为CN102775176B的发明专利中公开了一种三维针刺碳/碳化硅复合材料螺栓的制备方法。该三维针刺碳毡预制体：用的12K T700碳纤维制成胎网，将单层0°无纬布、单层胎网、单层90°无纬布和单层胎网交替循环叠加至设计厚度，再以接力针刺方式沿厚度垂直刺入到无纬布之间。辅以热解碳界面层及碳化硅基体，加工成要求螺栓尺寸。其方法制备的螺栓室温拉伸强度约为180～200MPa，剪切强度约为80～100MPa。但是，通过制备方法制备的螺栓密度不均匀，导致同批次螺栓性能差异大，同时该制备方法过程复杂，生产周期长，不利于工业化生产。

发明内容

为了进一步提升陶瓷基复材连接件的强度，满足未来航空航天领域新一代飞行器在更严苛服役环境下对连接件性能的需求，克服现有三维针刺碳/碳化硅复合材料螺栓生产周期长、密度不均导致性能差异大等缺点，本发明提供了一种二维碳化硅/碳化硅复合材料棒料及连接件制备方法，二维碳化硅/碳化硅螺栓室温拉伸强度约为190～230MPa，剪切强度提升至240～320MPa。

本发明的技术方案是提供一种二维碳化硅/碳化硅复合材料连接件制备方法，其特殊之处在于，上述连接件为销钉，包括以下步骤：

步骤1、二维碳化硅/碳化硅铺层板料预制体制备；

步骤1.1、将多层碳化硅布叠层至设计厚度，当销钉直径大于等于时，上述设计厚度小于销钉直径，当销钉直径小于时，上述设计厚度大于销钉直径xmm，便于提高最终销钉的密度均匀性；

步骤1.2、使用碳纤维垂直于叠层后的碳化硅布穿刺缝制；

步骤2、沉积BN界面层；

将步骤1制备完成的二维碳化硅/碳化硅铺层板料预制体置于界面层沉积炉，在二维碳化硅/碳化硅铺层板料预制体上沉积BN界面层，得到有BN界面层的预制体；

步骤3、沉积SiC基体；

将步骤2制备完成的有BN界面层的预制体置于CVI沉积炉，在有BN界面层的预制体上沉积碳化硅基体；形成单层二维碳化硅/碳化硅复合材料毛坯平板；单层二维碳化硅/碳化硅复合材料毛坯平板的厚度大于6mm；

步骤4、铆接组合并加工毛坯；