一种高结合力陶瓷基复合材料的外环及制作方法与流程-j9九游会真人

文档序号:35696850发布日期:2023-10-11 19:48阅读:13来源:国知局


1.本发明涉及航空发动机涡轮外环技术领域,尤其涉及一种高结合力陶瓷基复合材料的外环及制作方法。


背景技术:

2.现有的用于航空发动机涡轮外环结构普遍采用铺层方案制备得到圆弧段,并在此基础上加工得到外环结构,而且,在外环内表面制备可磨耗涂层。在具体制备陶瓷基复合材料外环的过程中,对外环的局部特征已经进行了简化,同时考虑到纤维预制体制备的可行性以及高效性,对于外环的内表面通常处理为完整曲面,不破坏纤维以及基体等组分。
3.但是,由于陶瓷基复合材料塑性较差,需要在外环内侧制备可磨耗涂层避免转子叶片与外环之间的刮磨。然而,在喷涂可磨耗涂层中由于内表面较为平整,无法保证外环与涂层之间的结合力,所以可能会出现涂层大块脱落现象,并未起保护转子叶尖的作用。因此,如何提升可磨耗涂层与陶瓷基复合材料外环的结合力成为当前亟需解决的问题。


技术实现要素:

4.本发明目的在于提供一种高结合力陶瓷基复合材料的外环及制作方法,用于提升可磨耗涂层与陶瓷基复合材料外环的结合力。
5.为实现上述目的,本发明提供一种高结合力陶瓷基复合材料的外环制作方法,包括:
6.获得外环组件和表面具有凹槽结构的内环组件;
7.将所述外环组件和所述内环组件进行固定连接,获得高结合力陶瓷基复合材料的外环。
8.可选的,获得表面具有凹槽结构的内环组件,包括:
9.获得加工有凸块的模具,其中,所述凸块与所述凹槽相对应;
10.在除了所述凸块的其他模具部分预制纤维,获得表面具有凹槽结构的内环组件。
11.可选的,所述凹槽的形状为长方形。
12.可选的,所述凹槽的深度为1-3mm。
13.可选的,在所述外环组件和所述内环组件的四个角分别设置对应的圆孔,利用铆钉通过圆孔固定所述外环组件和所述内环组件。
14.本发明还提供一种高结合力陶瓷基复合材料的外环,包括:外环组件和表面具有凹槽结构的内环组件,所述外环组件和所述内环组件固定连接。
15.可选的,所述凹槽的形状为长方形。
16.可选的,所述凹槽的深度为1-3mm。
17.可选的,在所述外环组件和所述内环组件的四个角分别设置对应的圆孔,利用铆钉通过圆孔固定所述外环组件和所述内环组件。
18.本发明的技术效果和优点:
19.本发明提供一种高结合力陶瓷基复合材料的外环制作方法,包括:获得外环组件和表面具有凹槽结构的内环组件;将所述外环组件和所述内环组件进行固定连接,获得高结合力陶瓷基复合材料的外环。本发明通过将外环分为外环组件和内环组件,并在内环组件表面上设置凹槽等处理,最终提高了可磨耗涂层与外环结构的结合力。
20.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
21.图1为高结合力陶瓷基复合材料外环示意图;
22.图2为陶瓷基复合材料内环组件图;
23.图3为陶瓷基复合材料外环组件图;
24.图4为铆接结构示意图;
25.图5为纤维铺排图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
28.现有的用于航空发动机涡轮外环结构普遍采用铺层方案制备得到圆弧段,并在此基础上加工得到外环结构,而且,在外环内表面制备可磨耗涂层。在具体制备陶瓷基复合材料外环的过程中,对外环的局部特征已经进行了简化,同时考虑到纤维预制体制备的可行性以及高效性,对于外环的内表面通常处理为完整曲面,不破坏纤维及基体等组分。
29.但是,由于陶瓷基复合材料塑性较差,需要在外环内侧制备可磨耗涂层避免转子叶片与外环之间的刮磨。然而,在喷涂可磨耗涂层中由于内表面较为平整,无法保证外环与涂层之间的结合力,所以可能会出现涂层大块脱落现象,并未起保护转子叶尖的作用。因此,如何提升可磨耗涂层与陶瓷基复合材料外环的结合力成为当前亟需解决的问题。
30.为解决现有技术的不足,本发明公开了一种高结合力陶瓷基复合材料的外环制作方法,包括:获得外环组件和表面具有凹槽结构的内环组件;将所述外环组件和所述内环组件进行固定连接,获得高结合力陶瓷基复合材料的外环。本发明通过将外环分为外环组件和内环组件,并在内环组件表面上设置凹槽等处理,最终提高了可磨耗涂层与外环结构的
结合力。
31.为了更好地解释本发明,以下对高结合力陶瓷基复合材料的外环制作方法进行详细介绍。
32.一种高结合力陶瓷基复合材料的外环制作方法,包括:获得外环组件和表面具有凹槽结构的内环组件;将所述外环组件和所述内环组件进行固定连接,获得高结合力陶瓷基复合材料的外环。
33.需要说明的是,获得表面具有凹槽结构的内环组件,包括:获得加工有凸块的模具,其中,所述凸块与所述凹槽相对应;在除了所述凸块的其他模具部分预制纤维,获得表面具有凹槽结构的内环组件。
34.还需要说明的是,所述凹槽的形状为长方形。当然也可以是其他形状。
35.还需要说明的是,所述凹槽的深度建议为1-3mm,优选为2mm,当然,凹槽的深度根据涂层的厚度及外环构件径向的厚度酌情调整。
36.还需要说明的是,在所述外环组件和所述内环组件的四个角分别设置对应的圆孔,利用铆钉通过圆孔固定所述外环组件和所述内环组件。
37.本发明还提供一种高结合力陶瓷基复合材料的外环,如图1所示。该外环包括:外环组件和表面具有凹槽结构的内环组件,所述外环组件和所述内环组件固定连接。如图2和3所示,图2为陶瓷基复合材料内环组件,图3为陶瓷基复合材料外环组件。
38.需要说明的是,所述凹槽的形状为长方形。当然也可以是其他形状。
39.还需要说明的是,所述凹槽的深度建议为1-3mm,优选为2mm,当然,凹槽的深度根据涂层的厚度及外环构件径向的厚度酌情调整。
40.还需要说明的是,在所述外环组件和所述内环组件的四个角分别设置对应的圆孔(铆接孔),利用铆钉通过圆孔固定所述外环组件和所述内环组件,如图4所示。
41.还需要说明的是,为避免内环组件表面的纤维预制体破坏,且陶瓷基复合材料硬度较大,加工难度较大。因此,在制备纤维预制体过程中,在模具对应内表面处提前加工相应凸块,在模具的剩余空间位置提前预制纤维(凹槽周围),最后得到表面具有凹槽结构的内环组件,如图5所示。
42.最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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