陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法及定型模具与流程

1.本发明涉及一种用于航空发动机收敛-扩张型尾喷管调节片或密封片的制备方法，具体涉及陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法及定型模具。

背景技术：

2.航空发动机尾喷管是航空发动机的核心部件之一，航空发动机尾喷管主要为收敛-扩张型尾喷管。在工作中，收敛-扩张型尾喷管使气流尽可能在出口处达到完全膨胀，最大限度的提高发动机的效率，使得飞行器在任何速度下都处于最佳的工作状态。调节片、密封片是组成收敛-扩张型尾喷管运动机构的主要部件，是实现尾喷管收敛-扩张运动的关键因素。
3.随着科技的发展，更高速度、更长飞行距离的高超声速飞行器是未来航空器的战略发展方向。为达到更高速度、更长飞行距离的高超声速飞行器的要求，航空发动机推重比也将随之不断增高，进而使得作为尾喷管关键部件的调节片和密封片等航空发动机热端构件，在高温、高压环境下的性能要求也将越来越高。通过模型试验发现，在高超声速飞行器工作中，部分热端构件所需性能已经超出现有高温合金材料的耐高温、耐腐蚀和抗氧化性能的极限。经查阅相关资料分析，发动机可调节喷管部件上的调节片、密封片是故障高发区，常见故障为：支座磨损、尾部支架磨损、底板磨损、底板裂纹等，且部分零件因裂纹长度、磨损量等问题超出维修标准导致零件报废，造成航空发动机部件报废量大、维修使用成本高等问题。
4.陶瓷基复合材料具有重量轻、耐高温、抗氧化、抗腐蚀、耐摩擦等优点，采用陶瓷基复合材料替代传统高温合金制备航空发动机尾喷管调节片、密封片，可以大幅降低构件的重量，同时可在更高的温度下长时间工作，减少因磨损、裂纹故障引起的报废问题，降低航空发动机的维修成本，提高发动机的推重比和效率。
5.在实际中，用于收敛-扩张型尾喷管的陶瓷基复合材料调节片、密封片的预制体结构基本相同，在预制体整体定型后再通过加工得到所需的调节片和密封片结构。目前，陶瓷基复合材料调节片、密封片主要使用二维铺层结构的预制体，厚度方向缺乏增强纤维搭接，导致层间抗剪力不足、易分层，厚度方向的刚度和强度性能低，难以满足更高推重比发动机的使用要求。

技术实现要素：

6.本发明的目的是解决现有技术中用于收敛-扩张型尾喷管的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，易导致调节片和密封片刚度和强度性能低、磨损程度大、易产生裂纹、维修成本高等技术问题，而提供一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法及定型模具。
7.本发明的构思是：以sic纤维为原材料，采用2.5d浅交弯联编织工艺，整体成型制备得到调节片和密封片，缓解调节片和密封片产品在高温高压工作环境下产生的磨损、裂
纹等问题，避免因材料分层与零件之间的拼接而导致的结构缺陷，增强厚度方向的刚度和强度性能，使其满足使用要求。
8.本发明的技术方案是：
9.一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，所述调节片或密封片的预制体包括底板和设置在底板表面中部的竖筋，竖筋与底板垂直，且通过圆角过渡连接；其特殊之处在于，包括以下步骤：
10.1)采用2.5d浅交弯联编织工艺编织得到所述预制体
11.1.1)以sic纤维为原料，按经向密度为5～10束/cm、纬向密度为2～6束/cm、纤维体积分数为35％～55％的要求，从上而下编织竖筋；
12.1.2)编织至竖筋与底板圆角位置处，向竖筋的两侧垂直翻边编织底板，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至3～8束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～10束/cm，直至编织完得到预制体；
13.2)根据调节片或密封片的尺寸要求，裁剪竖筋，裁剪竖筋后的底板部分定义为弹性段；再采用定型模具将预制体定型；
14.3)通过cvi沉积工艺对预制体进行氮化硼界面层沉积，使得预制体表面氮化硼界面层厚度为300～800nm；
15.4)采用cvi沉积工艺，对预制体进行sic基体沉积，使密度≥2.2g/cm3；
16.5)根据调节片或密封片的结构和尺寸要求对预制体进行加工，并对预制体再次进行cvi-sic沉积，使密度为2.3～2.7g/cm3，完成陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备。
17.进一步地，步骤1.1)中，控制竖筋的厚度为6mm；
18.步骤1.2)中，控制预制体底板的厚度为3mm；
19.步骤3)中，所述氮化硼界面层沉积条件为：先升温至150～350℃，保温1～4h，通入沉积气体：ar、nh3、h2、bcl3，在500～800℃温度下沉积10～30h。
20.进一步地，步骤4)中，sic基体沉积的条件为：沉积温度为900～1300℃，沉积时间为40～80h。
21.同时，本发明提供了一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具，使用于上述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法步骤2中，其特殊之处在于：
22.包括上模组件、下模、多个限位块和连接组件；
23.所述下模中部设置有安装槽，安装槽底部内型面用于与底板的底面贴合接触；
24.所述下模的一端侧壁设置有与弹性段尺寸适配的圆弧型面，圆弧型面与安装槽一端过渡连接，圆弧型面用于与底板的弹性段的底面贴合接触；
25.所述上模组件包括第一上模、第二上模；
26.所述第一上模和第二上模上分别设置有安装区域，第一上模和第二上模安装区域的内型面分别用于与位于竖筋两侧的底板上表面贴合，第一上模和第二上模合模使竖筋夹在第一上模和第二上模之间，且接触型面相贴合；
27.所述第一上模和第二上模一端的侧壁外型面分别与弹性段的上表面型面适配，分别用于与弹性段的上表面贴合；
28.所述多个限位块分别固定设置在上模组件和下模之间；
29.所述上模组件通过连接组件和下模固定连接。
30.进一步地，所述连接组件包括与多个限位块数量相同的多个螺栓；
31.所述限位块通过螺栓固定设置在上模组件和下模之间；
32.所述下模的安装槽槽底四个角部分别设置有四个第四销钉孔，第一上模和第二上模上设置有分别与四个第四销钉孔相对应的第二销钉孔；
33.所述上模组件、下模、多个限位块和连接组件采用高强石墨材质；
34.所述下模安装槽底部，以及第一上模和第二上模的安装区域分别均匀设置多个透气孔。
35.进一步地，所述第一上模和第二上模靠近弹性段的一端分别设置有搭接块，两个搭接块分别通过限位块与靠近圆弧型面的一端固定连接。
36.进一步地，所述下模的安装面沿长度方向对称设有八个第三凹槽，以及远离圆弧型面的一端设置有两个第三凹槽；第一上模和第二上模设置有分别与十个第三凹槽对应的第一凹槽，限位块设置在第一凹槽和第三凹槽之间，且限位块两端分别与第一凹槽和第二凹槽槽底接触；
37.所述下模的安装面位于圆弧型面的一端设置有两个第四凹槽，两个搭接块的底面分别设置与两个第四凹槽对应的第二凹槽，限位块设置在第二凹槽和第四凹槽之间，限位块两端分别与第二凹槽和第四凹槽槽底接触。
38.同时，本发明还提供了另一种结构的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，所述调节片或密封片的预制体包括第一底板和设置在第一底板上表面两边的第一竖筋和第二竖筋，第一竖筋和第二竖筋分别与第一底板垂直，且通过圆角连接；其特殊之处在于，包括以下步骤：
39.s1)采用2.5d浅交弯联编织工艺编织得到预制体
40.以sic纤维为原料，按经向密度为5～10束/cm、纬向密度为2～6束/cm、纤维体积分数为35％～55％的要求，从第一竖筋上端面开始编织，编织完第一竖筋再编织第一底板，最后编织第二竖筋，直至编织完；
41.编织至第一竖筋与第一底板圆角位置处时，垂直翻边编织第一底板，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至3～8束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～10束/cm，直至第一底板编织完；垂直翻边编织第二竖筋，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至3～8束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～10束/cm，直至第二竖筋编织完；
42.s2)根据调节片或密封片的尺寸要求，裁剪竖筋，采用定型模具将预制体定型；
43.s3)通过cvi沉积工艺对预制体进行氮化硼界面层沉积，使得预制体表面氮化硼界面层厚度为300～800nm；
44.s4)采用cvi沉积工艺，对预制体进行sic基体沉积，使密度≥2.2g/cm3；
45.s5)根据调节片或密封片的结构和尺寸要求对预制体进行加工，对预制体再次进行cvi-sic沉积，使密度为2.3～2.7g/cm3，完成陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备。
46.进一步地，步骤s1)中，控制预制体第一底板的厚度为3mm，第一竖筋和第二竖筋的厚度为6mm；
47.步骤s3)中，所述氮化硼界面层沉积条件为：先升温至150～350℃，保温1～4h，通入沉积气体：ar、nh3、h2、bcl3，在500～800℃温度下沉积10～30h。
48.进一步地，步骤s4)中，sic基体沉积的条件为：沉积温度为900～1300℃，沉积时间为40～80h。
49.本发明的有益效果：
50.1、本发明使用陶瓷基复合材料制备调节片或密封片，不仅比金属材料的调节片或密封片减重了30～50％，而且可长时间在1400℃环境下使用，在抗氧化性能、抗腐蚀性能、耐摩擦性能等方面有了显著的提升。
51.2、本发明使用2.5d编织预制体，经纱与不同层的纬纱在厚度方向上交织互锁，层间结合性能得到显著增强，整体成型，对预制体竖筋进行机械加工所得达到的连接耳片部位，与底板连接处的力学性能显著提升。
52.3、本发明预制体的结构简单，并且可以改变经纱编织角度，使圆角处可以平滑过渡，达到翻边的目的，适用于不同型号的调节片或密封片结构。
53.4、本发明所使用的石墨模具根据2.5d调节片或密封片整体成型预制体结构设计，上模分为两个，相互之间只需跟下模连接定位，并且可以起到对预制体地板部分与竖筋的定型作用，保证预制体的型面尺寸精度，当竖筋数量增多时，只需相应的增加上模的块数，根据结构稍加改进即可。
54.5、本发明制备的调节片或密封片为薄片结构，可以有效解决cvi工艺沉积sic基体时产生密度不均的问题。
55.6、本发明一种复合材料调节片或密封片的制备方法工艺简单，工业化生产可行性大，容易实现批量化生产。
附图说明
56.图1是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法实施例中预制体的结构示意图(一个竖筋)；
57.图2是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法实施例中预制体被裁剪后的结构示意图(一个竖筋)；
58.图3是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具实施例中第一上模的结构示意图；
59.图4是图3实施例的底部结构示意图；
60.图5是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具实施例中第二上模的结构示意图；
61.图6是图5实施例的底部结构示意图；
62.图7是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具实施例中下模的结构示意图；
63.图8是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法实施例中合模结构示意图；
64.图9是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法实施例中预制体结构示意图(两个竖筋)；
65.图10是本发明陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法实施例中预制体被裁剪后的结构示意图(两个竖筋)。
66.附图标记：
67.1-底板，2-竖筋，3-弹性段，4-第一上模，5-第二上模，6-下模，7-连接组件，8-限位块，9-第一螺栓孔，10-第二螺栓孔，11-第一销钉孔，12-第一凹槽，13-第二凹槽，14-侧型面，15-内型面，16-第二销钉孔；17-第三螺栓孔，18-第四螺栓孔，19-第三凹槽，20-第四凹槽，21-第三销钉孔，22-第四销钉孔，23-安装槽底部内型面，24-圆弧型面；25-第一竖筋，26-第二竖筋，27-第二底板，28-第二弹性段。
具体实施方式
68.本发明提供的一种陶瓷基复合材料调节片或密封片包括底板与连接耳片部分，连接耳片与尾喷管调节机构连接，控制调节片或密封片的扩张与收敛运动。调节片或密封片先制备得到预制体，预制体包括底板与竖筋，其中调节片或密封片连接耳片部分可由预制体竖筋加工得到，竖筋可根据实际调节片与密封片中连接耳片的位置，调整竖筋的位置与数量，由于竖筋的位置与数量不确定，本发明的预制体大致可分为：“凸”型、“u”型等，“凸”型表示竖筋的位置在底板的中间部分，“u”型表示竖筋在底板的两边，底板的厚度为3～5mm，竖筋的厚度为：6～8mm。
69.下面通过附图和实施例对本发明进行详细的说明。
70.本发明一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，调节片或密封片的预制体结构为“凸”型，如图1和图2所示，包括底板1和设置在底板1上表面中部的竖筋2，竖筋2与底板1垂直，且通过圆角连接；具体包括以下步骤：
71.1)采用2.5d浅交弯联编织工艺编织得到预制体
72.1.1)以sic纤维为原料，本实施例中，经向密度为8～9束/cm，纬向密度为3～4束/cm，纤维体积分数为50％～55％，其他实施例中，经向密度在5～10束/cm、纬向密度在2～6束/cm、纤维体积分数为在35％～55％的均可以，从竖筋2开始编织，编织方向由上而下，控制竖筋2的厚度为6mm。
73.1.2)待竖筋2编织完成之后，编织至竖筋2与底板1圆角位置处，向竖筋2的两侧垂直翻边编织底板1，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至6～8束/cm，其他实施例中也可以是3～8束/cm，编织圆角部分，实现圆角从大到小的变化，待圆角部分编完后，恢复开始设置的经向密度8～9束/cm，继续编织底板1，控制预制体底板1的厚度为3mm，直至编织完得到预制体。
74.2)根据具体型号调节片或密封片与发动机尾喷管调节机构连接部位的尺寸要求，裁剪竖筋2，裁剪竖筋2后的底板1部分定义为弹性段3，如图2所示，弹性段3通过后续模具定型获得设计型面；采用定型模具将预制体定型。
75.3)制备bn(氮化硼)界面层
76.预制体定型完成之后，通过cvi沉积工艺对预制体进行氮化硼界面层沉积，使得预制体表面氮化硼界面层厚度为300～500nm，制备条件为，先升温至150～250℃，保温1～2h，通入沉积气体：ar(氩气)、nh3(氨气)、h2(氢气)、bcl3(三氯化硼)，沉积温度为：500～600℃，沉积时间为：10～15h。
77.其他实施例中预制表面氮化硼界面层厚度可在300～800nm之内。氮化硼界面层沉积条件为：先升温至150～350℃，保温1～4h，通入沉积气体：ar、nh3、h2、bcl3，在500～800℃
温度下沉积10～30h。
78.4)采用cvi化学气相沉积工艺，对预制体进行sic基体沉积，使密度≥2.2g/cm3。sic基体沉积的条件为：沉积温度为900～1300℃，沉积时间为40～80h，本实施例中沉积温度为900～1000℃，沉积时间为40～50h。
79.5)根据调节片或密封片的结构和尺寸要求对预制体进行加工，去除多余竖筋2，将竖筋2按照要求加工为连接耳片结构，对预制体再次进行cvi-sic沉积，使密度为2.3～2.5g/cm3，其他实施例在2.3～2.7g/cm3内均可以，完成陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备。
80.本发明还提供了一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具，使用于上述陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法步骤2中，定型模具包括上模组件、下模6、多个限位块8和连接组件7，定型模具采用高强石墨为原材料制备而成。
81.如图7所示，下模6中部设置有安装槽，安装槽底部内型面23用于与底板1的底面贴合接触；下模6的一端侧壁设置有与弹性段3尺寸适配的圆弧型面24，圆弧型面24与安装槽一端过渡连接，圆弧型面24用于与底板1的弹性段3的底面贴合接触。下模6的安装槽槽底四个角部分别设置有四个第四销钉孔22，第一上模4和第二上模5上设置有分别与四个第四销钉孔22相对应的第二销钉孔16，可以防止预制体在沉积过程中发生相对滑动导致变形。下模6的长边对称设置四个第三销钉孔21。
82.上模组件根据预制体竖筋2的数量与竖筋2的位置分为若干块，本实施例中竖筋2一个且设置在底板1中部，因此设计两个上模，即第一上模4和第二上模5。如图3-图6所述，第一上模4和第二上模5上分别设置有安装区域，第一上模4和第二上模5安装区域的内型面15分别用于与位于竖筋2两侧的底板上表面贴合，第一上模4和第二上模5合模使竖筋2夹在第一上模4和第二上模5之间，第一上模4和第二上模5的侧型面14分别与竖筋2接触型面相贴合。第一上模4和第二上模5一端的侧壁外型面分别与弹性段3的上表面型面适配，分别用于与弹性段3的上表面贴合。第一上模4和第二上模5靠近弹性段3的一端分别设置有搭接块，两个搭接块分别通过限位块8与靠近圆弧型面24的一端固定连接。第一上模4和第二上模5上设置有与下模6的四个第三销钉孔21对应的第一销钉孔11，通过拧入定位销依次穿入第一销钉孔11和第三销钉孔21进行固定。预制体与定位模具的各接触型面互相提贴合，合模后确保预制体的型面精度。
83.在上下模具之间设置有多个限位块8，使模具在上下方向完全定位多个限位块8分别固定设置在上模组件和下模6之间；上模组件通过连接组件7和下模6固定连接。连接组件7包括多个定位销与多个限位块8数量相同的多个螺栓。限位块8通过螺栓分别与下模6和上模组件连接。所有上模都连接好之后，预制体底板1和竖筋2都与模具贴合，在定位螺栓、定位销与限位块8的限制下，可以确保预制体在沉积过程中不会产生变形，保证预制体各型面的型面精度。下模6安装槽底部，以及第一上模4和第二上模5的安装区域分别均匀设置多个透气孔，可大幅提高预制体沉积效率。
84.为了定位准确，同时方便安装，在上模和下模6上分别设置对应的凹槽，将限位块8安装在凹槽之间，具体的凹槽位置布局如下：下模6的安装面沿长度方向对称设有八个第三凹槽19，以及远离圆弧型面24的一端设置有两个第三凹槽19，第三凹槽19内设置有第三螺栓孔17；第一上模4和第二上模5设置有分别与十个第三凹槽19对应的第一凹槽12，第一凹
槽12内设置有第一螺栓孔9，第三螺栓孔17与第一上模4和第二上模5的第一螺栓孔9对应；限位块8通过螺栓依次穿入第一螺栓孔9和第三螺栓孔17设置在第一凹槽12和第三凹槽19之间，且限位块8两端分别与第一凹槽12和第二凹槽20槽底接触。下模6的安装面位于圆弧型面24的一端设置有两个第四凹槽20，第四凹槽20内设置有第四螺栓孔18；两个搭接块的底面分别设置与两个第四凹槽20对应的第二凹槽13，第二凹槽13内设置有与第四螺栓孔18对应的第二螺栓孔10；限位块8依次穿入第二螺栓孔10和第四螺栓孔18设置在第二凹槽13和第四凹槽20之间，限位块8两端分别与第二凹槽13和第四凹槽20槽底接触。
85.使用时，将模具紧固到位后，完成预制体的合模定型操作，保证预制体各型面的型面精度，合模示意图如图8所示。
86.本发明还提供了另一种预制体结构的调节片或密封片的制备方法，调节片或密封片的预制体结构为“u”型，如图9和图10所述，包括第一底板27设置在第一底板27上表面两边的第一竖筋25和第二竖筋26，第一竖筋25和第二竖筋26与底板垂直，且通过圆角连接；包括以下步骤：
87.s1)采用2.5d浅交弯联编织工艺编织得到预制体
88.以sic纤维为原料，按经向密度为5～7束/cm，纬向密度为5～6束/cm，纤维体积分数为35％～45％，沿宽度方向从第一竖筋25上端面开始编织，编织完第一竖筋25再编织第一底板27，最后编织第二竖筋26，控制预制体底板的厚度为3mm，竖筋的厚度为6mm；其他实施例中编织条件也可为：经向密度为5～10束/cm、纬向密度为2～6束/cm、纤维体积分数为35％～55％。
89.编织至第一竖筋25与底板圆角位置处时，垂直翻边编织第一底板27，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至4～5束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～7束/cm，直至第一底板27编织完；垂直翻边编织第二竖筋26，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至4～5束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～7束/cm，直至第二竖筋26编织完；
90.s2)预制体编织完成后，根据具体型号调节片或密封片与发动机尾喷管调节机构连接部位的尺寸，裁剪竖筋，如图10所示，裁剪完竖筋的第一底板27部分为第二弹性段28，第二弹性段28通过模具定型获得设计型面。采用定型模具将预制体定型。
91.s3)通过cvi沉积工艺对预制体进行氮化硼界面层沉积，使得预制体表面氮化硼界面层厚度为600～800nm，氮化硼界面层沉积条件为：升温至250～350℃，保温3～4h，通入沉积气体：ar(氩气)、nh3(氨气)、h2(氢气)、bcl3(三氯化硼)，沉积温度为：700～800℃，沉积时间为：25～30h。
92.其他实施例中氮化硼界面层厚度也可以为300～800nm，氮化硼界面层沉积条件为：先升温至150～350℃，保温1～4h，通入沉积气体：ar、nh3、h2、bcl3，在500～800℃温度下沉积10～30h。
93.s4)采用cvi沉积工艺，对预制体进行sic基体沉积，使密度≥2.2g/cm3。sic基体沉积的条件为：沉积温度为900～1300℃，沉积时间为40～80h。本实施例中沉积温度为1100～1300℃，沉积时间为60～80h。
94.s5)根据调节片或密封片的结构和尺寸要求对预制体进行加工，去除多余竖筋，将竖筋按照要求加工为连接耳片结构，对两个预制体再次进行cvi-sic沉积，使密度为2.3～
2.7g/cm3，本实施例中最终密度为2.5～2.7g/cm3，完成陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备。
[0095]“u”型结构的调节片或密封片，使用的定型模具采用高强细料石墨制造，且模具结构与上述本发明提供的“凸”型结构预制体所使用的定型模具相似，包括上模组件和下模，下模和“凸”型结构预制体中下模相同，上模组件由三部分组成，中间u型结构部分和两侧部分，且三部分将两条竖筋包夹住，各接触型面相贴合。

技术特征：

1.一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，所述调节片或密封片的预制体包括底板(1)和设置在底板(1)表面中部的竖筋(2)，竖筋(2)与底板(1)垂直，且通过圆角过渡连接；其特征在于，包括以下步骤：1)采用2.5d浅交弯联编织工艺编织得到所述预制体1.1)以sic纤维为原料，按经向密度为5～10束/cm、纬向密度为2～6束/cm、纤维体积分数为35％～55％的要求，从上而下编织竖筋(2)；1.2)编织至竖筋(2)与底板(1)圆角位置处，向竖筋(2)的两侧垂直翻边编织底板(1)，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至3～8束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～10束/cm，直至编织完得到预制体；2)根据调节片或密封片的尺寸要求，裁剪竖筋(2)，裁剪竖筋(2)后的底板部分定义为弹性段(3)；再采用定型模具将预制体定型；3)通过cvi沉积工艺对预制体进行氮化硼界面层沉积，使得预制体表面氮化硼界面层厚度为300～800nm；4)采用cvi沉积工艺，对预制体进行sic基体沉积，使密度≥2.2g/cm3；5)根据调节片或密封片的结构和尺寸要求对预制体进行加工，并对预制体再次进行cvi-sic沉积，使密度为2.3～2.7g/cm3，完成陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备。2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，其特征在于：步骤1.1)中，控制竖筋(2)的厚度为6mm；步骤1.2)中，控制预制体底板(1)的厚度为3mm；步骤3)中，所述氮化硼界面层沉积条件为：先升温至150～350℃，保温1～4h，通入沉积气体：ar、nh3、h2、bcl3，在500～800℃温度下沉积10～30h。3.根据权利要求1或2所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，其特征在于：步骤4)中，sic基体沉积的条件为：沉积温度为900～1300℃，沉积时间为40～80h。4.一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具，使用于权利要求1-3任一所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法步骤2中，其特征在于：包括上模组件、下模(6)、多个限位块(8)和连接组件(7)；所述下模(6)中部设置有安装槽，安装槽底部内型面(23)用于与底板(1)的底面贴合接触；所述下模(6)的一端侧壁设置有与弹性段(3)尺寸适配的圆弧型面(24)，圆弧型面(24)与安装槽一端过渡连接，圆弧型面(24)用于与底板(1)的弹性段(3)的底面贴合接触；所述上模组件包括第一上模(4)、第二上模(5)；所述第一上模(4)和第二上模(5)上分别设置有安装区域，第一上模(4)和第二上模(5)安装区域的内型面(15)分别用于与位于竖筋(2)两侧的底板上表面贴合，第一上模(4)和第二上模(5)合模使竖筋(2)夹在第一上模(4)和第二上模(5)之间，且接触型面相贴合；所述第一上模(4)和第二上模(5)一端的侧壁外型面分别与弹性段(3)的上表面型面适配，分别用于与弹性段(3)的上表面贴合；所述多个限位块(8)分别固定设置在上模组件和下模(6)之间；所述上模组件通过连接组件(7)和下模(6)固定连接。
5.根据权利要求4所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具，其特征在于：所述连接组件(7)包括与多个限位块(8)数量相同的多个螺栓；所述限位块(8)通过螺栓固定设置在上模组件和下模(6)之间；所述下模(6)的安装槽槽底四个角部分别设置有四个第四销钉孔(22)，第一上模(4)和第二上模(5)上设置有分别与四个第四销钉孔(22)相对应的第二销钉孔(16)；所述上模组件、下模(6)、多个限位块(8)和连接组件(7)采用高强石墨；所述下模(6)安装槽底部，以及第一上模(4)和第二上模(5)的安装区域分别均匀设置多个透气孔。6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具，其特征在于：所述第一上模(4)和第二上模(5)靠近弹性段(3)的一端分别设置有搭接块，两个搭接块分别通过限位块(8)与靠近圆弧型面(24)的一端固定连接。7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的定型模具，其特征在于：所述下模(6)的安装面沿长度方向对称设有八个第三凹槽(19)，以及远离圆弧型面(24)的一端设置有两个第三凹槽(19)；第一上模(4)和第二上模(5)设置有分别与十个第三凹槽(19)对应的第一凹槽(12)，限位块(8)设置在第一凹槽(12)和第三凹槽(19)之间，且限位块(8)两端分别与第一凹槽(12)和第二凹槽(20)槽底接触；所述下模(6)的安装面位于圆弧型面(24)的一端设置有两个第四凹槽(20)，两个搭接块的底面分别设置与两个第四凹槽(20)对应的第二凹槽(13)，限位块(8)设置在第二凹槽(13)和第四凹槽(20)之间，限位块(8)两端分别与第二凹槽(13)和第四凹槽(20)槽底接触。8.一种陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，所述调节片或密封片的预制体包括第一底板(27)和设置在第一底板(27)上表面两边的第一竖筋(25)和第二竖筋(26)，第一竖筋(25)和第二竖筋(26)分别与第一底板(27)垂直，且通过圆角连接；其特征在于，包括以下步骤：s1)采用2.5d浅交弯联编织工艺编织得到预制体以sic纤维为原料，按经向密度为5～10束/cm、纬向密度为2～6束/cm、纤维体积分数为35％～55％的要求，从第一竖筋(25)上端面开始编织，编织完第一竖筋(25)再编织第一底板(27)，最后编织第二竖筋(26)，直至编织完；编织至第一竖筋(25)与第一底板(27)圆角位置处时，垂直翻边编织第一底板(27)，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至3～8束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～10束/cm，直至第一底板(27)编织完；垂直翻边编织第二竖筋(26)，经向纤维编织角度改变90度，减少经向纤维束的密度至3～8束/cm，编织圆角部分，待圆角部分编完后，恢复经向密度为5～10束/cm，直至第二竖筋(26)编织完；s2)根据调节片或密封片的尺寸要求，裁剪竖筋，采用定型模具将预制体定型；s3)通过cvi沉积工艺对预制体进行氮化硼界面层沉积，使得预制体表面氮化硼界面层厚度为300～800nm；s4)采用cvi沉积工艺，对预制体进行sic基体沉积，使密度≥2.2g/cm3；s5)根据调节片或密封片的结构和尺寸要求对预制体进行加工，对预制体再次进行cvi-sic沉积，使密度为2.3～2.7g/cm3，完成陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备。9.根据权利要求8所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，其特征在于：
步骤s1)中，控制预制体第一底板(27)的厚度为3mm，第一竖筋(25)和第二竖筋(26)的厚度为6mm；步骤s3)中，所述氮化硼界面层沉积条件为：先升温至150～350℃，保温1～4h，通入沉积气体：ar、nh3、h2、bcl3，在500～800℃温度下沉积10～30h。10.根据权利要求8或9所述的陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法，其特征在于：步骤s4)中，sic基体沉积的条件为：沉积温度为900～1300℃，沉积时间为40～80h。

技术总结

本发明涉及一种用于航空发动机尾喷管的调节片或密封片的制备方法，具体涉及陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备方法及定型模具。解决了现有技术中陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备，易导致调剂片和密封片刚度和强度性能低、磨损程度大、产生裂纹、维修成本高等技术问题。本发明分别提供了预制体结构为“凸型”和“U”型的调节片或密封片制备方法，两种制备方法均包括以下步骤：1)采用2.5D浅交弯联编织工艺编织得到预制体；2)将预制体定型；3)进行氮化硼界面层沉积；4)进行SiC基体沉积；5)对预制体进行加工，再次进行SiC沉积，完成陶瓷基复合材料调节片或密封片的制备。同时，本发明还提供了上述制备方法使用的定型模具。提供了上述制备方法使用的定型模具。提供了上述制备方法使用的定型模具。