制造填充有耐火陶瓷颗粒的纤维预制件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造填充有耐火陶瓷颗粒(20)的纤维预制件的方法，该方法包括以下步骤：a)将包括耐火陶瓷颗粒的纤维结构放置在由模具(3)和反模具(4、4’)限定的模腔(2)中；b)将包括具有耐火陶瓷颗粒(20)并且存在于液体介质中的粉末的浆料注入到模腔(2)中的纤维结构(1)的孔隙中，且至少通过所述纤维结构(1)的第一表面(1a)或第一边缘(1a’)执行该注入；以及c)通过由多孔材料制成的部件(5)将已穿透纤维结构(1)的浆料中的液体介质排出，由多孔材料制成的部件具有大于或等于0.1mm的厚度，且至少通过纤维结构(1)的不同于第一表面(1a)或第一边缘(1a’)的第二表面(1b)或第二边缘来执行排出，所述由多孔材料制成的部件(5)进一步允许将具有耐火颗粒(20)的粉末保留在纤维结构(1)的孔隙中以获得填充有耐火颗粒(20)的纤维预制件，该由多孔材料制成的部件(5)存在于模具(3)和纤维结构(1)之间或者反模具(4、4’)和纤维结构(1)之间，且由多孔材料制成的部件(5)存在于至少一个排出口(16)和纤维结构(1)之间，在排出口(16)的区域中执行泵送以通过所述排出口(16)排出液体介质。

Method of making fiber preforms filled with refractory ceramic particles

\u672c\u53d1\u660e\u6d89\u53ca\u4e00\u79cd\u7528\u4e8e\u5236\u9020\u586b\u5145\u6709\u8010\u706b\u9676\u74f7\u9897\u7c92(20)\u7684\u7ea4\u7ef4\u9884\u5236\u4ef6\u7684\u65b9\u6cd5\uff0c\u8be5\u65b9\u6cd5\u5305\u62ec\u4ee5\u4e0b\u6b65\u9aa4\uff1aa)\u5c06\u5305\u62ec\u8010\u706b\u9676\u74f7\u9897\u7c92\u7684\u7ea4\u7ef4\u7ed3\u6784\u653e\u7f6e\u5728\u7531\u6a21\u5177(3)\u548c\u53cd\u6a21\u5177(4\u30014\u2019)\u9650\u5b9a\u7684\u6a21\u8154(2)\u4e2d\uff1bb)\u5c06\u5305\u62ec\u5177\u6709\u8010\u706b\u9676\u74f7\u9897\u7c92(20)\u5e76\u4e14\u5b58\u5728\u4e8e\u6db2\u4f53\u4ecb\u8d28\u4e2d\u7684\u7c89\u672b\u7684\u6d46\u6599\u6ce8\u5165\u5230\u6a21\u8154(2)\u4e2d\u7684\u7ea4\u7ef4\u7ed3\u6784(1)\u7684\u5b54\u9699\u4e2d\uff0c\u4e14\u81f3\u5c11\u901a\u8fc7\u6240\u8ff0\u7ea4\u7ef4\u7ed3\u6784(1)\u7684\u7b2c\u4e00\u8868\u9762(1a)\u6216\u7b2c\u4e00\u8fb9\u7f18(1a\u2019)\u6267\u884c\u8be5\u6ce8\u5165\uff1b\u4ee5\u53cac)\u901a\u8fc7\u7531\u591a\u5b54\u6750\u6599\u5236\u6210\u7684\u90e8\u4ef6(5)\u5c06\u5df2\u7a7f\u900f\u7ea4\u7ef4\u7ed3\u6784(1)\u7684\u6d46\u6599\u4e2d\u7684\u6db2\u4f53\u4ecb\u8d28\u6392\u51fa\uff0c\u7531\u591a\u5b54\u6750\u6599\u5236\u6210\u7684\u90e8\u4ef6\u5177\u6709\u5927\u4e8e\u6216\u7b49\u4e8e0.1mm\u7684\u539a\u5ea6\uff0c\u4e14\u81f3\u5c11\u901a\u8fc7\u7ea4\u7ef4\u7ed3\u6784(1)\u7684\u4e0d\u540c\u4e8e\u7b2c\u4e00\u8868\u9762(1a)\u6216\u7b2c\u4e00\u8fb9\u7f18(1a\u2019)\u7684\u7b2c\u4e8c\u8868\u9762(1b) Or the second edge to perform the discharge, which consists of parts made of porous material (5) will allow further with refractory particles (20) powder retained in the fiber structure (1) in the pores filled with refractory particles (20) of the fiber preform, which is made of porous material components (5) are to die (3) and fiber structure (1) or anti mold (4, 4 ') and fiber structure (1), and made of a porous material component (5) at least one outlet (16) and fiber structure (1), the outlet (16). In the implementation of regional pumping through the outlet (16) discharged liquid medium.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造填充有耐火陶瓷颗粒的纤维预制件的方法
技术介绍
本专利技术涉及一种从复合材料制造部件的方法，该复合材料包括纤维预制件和耐火陶瓷基质。本专利技术涉及一种从热结构陶瓷基质复合(CMC)材料、即包括由耐火陶瓷材料所制纤维形成的纤维增强物的材料制造部件的方法，该耐火陶瓷材料具有填充有类似地由耐火陶瓷材料制成的基质的孔隙，并且本专利技术具体地涉及一种制造氧化物/氧化物类型的部件。由氧化物/氧化物复合材料制成的部件通常通过将多个纤维层片覆盖在模具中来制备，这些层片由耐火氧化物纤维制成，且每个层片事先由填充有耐火氧化物颗粒的浆料浸渍。然后，使用反模具或真空板来压紧以此方式设置的层片组。当使用真空板时，预浸渍层片可例如通至高压釜(预浸渍有机基质复合(OMC)类型的方法)。以此方式获得的经填充预制件然后经受烧结，以在预制件中形成耐火氧化物基质并且获得由氧化物/氧化物复合材料制成的部件。该技术也可用于由陶瓷基质复合(CMC)材料制造其它部件。在这些情形下，纤维层片可由碳化硅(SiC)或碳(C)的纤维制成，并且这些纤维层片可由浆料浸渍，该浆料填充有碳化物(例如，SiC)、硼化物(例如，TiB2)、氮化物(例如，Si3N4)或诸如氧化铝或氧化锆之类氧化物的颗粒。然而，此种类型的制备方法可仅仅用于制造这样的陶瓷基质复合材料部件，这些部件具有较小的厚度并且具有二维(2D)的纤维增强物。此类复合材料的机械特性取决于增强结构的固有方向而极为不同。更精确地说，那些材料对于脱层以及并不在这些材料平面中的力几乎不具有抵抗力。通过在连续的经纱和纬纱之间进行三维编织获得的纤维织物使得材料的机械强度增大，并且具体地说使得该材料承受脱层的能力增大。在这些情形下，并且此外对于较厚的2D纤维织物而言，可仅仅借助利用压力梯度的方法、例如注入型方法、称为树脂转移模制(RTM)的注塑模制型方法或者称为高级粉末方案(APS)的包含吸入亚微米粉末的方法来致使经填充的悬浮物穿透到纤维织物中，该纤维织物可取决于期望的应用而具有达到几十毫米的厚度。然而，在由陶瓷基质材料制造部件的背景中，那些方法具有某些缺点。确切地说，具有复杂形状并且具有相对大厚度的纤维织物无法由注入型方法浸渍，因为此种类型的方法无法使得能够实现充足的压力梯度来获得整个织物的良好浸渍。APS型方法无法使得能精细地控制插入到预制件中的基质的容积率，并且无法精细地控制表面状态。虽然RTM方法能用于利用经填充浆料来浸渍纤维织物，然而该方法需要执行消除(排放和/或蒸发)浆料的液体介质、以在烧结之前在预制件中仅仅留下固体填料的步骤。该附加的步骤延长执行该方法所需的时间。此外，消除液体介质的步骤会导致颗粒损失和/或颗粒在预制件内分布方式的改变，并且由此导致由于某些位置中基质缺失而在最终材料中出现大孔。还应考虑如下事实：在使用注入浆料的步骤的RTM方法中，会需要限制存在于浆料中耐火陶瓷颗粒的容积率，以保存足够低的粘度来使得浆料能均匀地注入。此种限制会需要重复浆料注入步骤，并且因此重复消除液体介质的步骤，以便最终得到基质所期望的容积率。耐火陶瓷颗粒在浆料中容积量的限制会由此使得制造方法复杂。因此，出于形成具有期望基质容积率的复合材料部件的目的，需要简化制造填充有耐火颗粒的预制件的方法。还需要具有制造复合材料部件的快速且可靠的方法，这些复合材料部件具有来自厚和/或具有复杂形状的纤维织物的期望特性。
技术实现思路
为此，在第一方面中，本专利技术提供一种制造填充有耐火陶瓷颗粒的纤维预制件的方法，该方法包括以下步骤：a)将包括耐火陶瓷纤维的纤维织物放置在由模具和反模具限定的模腔中；b)注入包括存在于液体介质中的耐火陶瓷颗粒的粉末的浆料，该浆料注入到存在于模腔中的纤维织物的孔隙中，且至少通过所述纤维织物的第一表面或第一边缘执行该注入；以及c)通过多孔材料部件将已穿透到纤维织物中的浆料的液体介质排出，该多孔材料部件具有大于或等于0.1毫米(mm)的厚度，且至少通过纤维织物的不同于第一表面或第一边缘的第二表面或第二边缘来执行该排出，所述多孔材料部件还用于将耐火颗粒粉末保留在纤维织物的孔隙中以获得填充有耐火颗粒的纤维预制件。边缘指代纤维织物的沿着其厚度(即，沿着纤维织物的最短方向)延伸的侧部，该纤维织物的并非是边缘的侧部称为“表面”。例如，当纤维织物呈板的形式时，该纤维织物具有两个相对的表面(“正”和“反”)以及一个或多个边缘。当纤维织物用于构成叶片的纤维增强物时，该纤维织物的边缘用于构成叶片的前缘和尾缘，而纤维织物的表面用于构成叶片的压力侧和抽吸侧表面。多孔材料部件的厚度与其最小尺寸相对应。通过使用使得浆料的液体介质能选择性地排出的多孔材料部件，本专利技术的方法可消除浆料的引入到纤维织物中的液体介质，同时保留纤维织物中的耐火陶瓷固体颗粒。通过使用使得液体介质能选择性地消除的多孔材料部件，本专利技术有利地可获得耐火颗粒在纤维织物中的积聚。因此，本专利技术可成功地利用浆料注入到纤维织物的孔隙中的方法，这些方法需要使用具有相对较少填料的浆料，然而同时可在颗粒已烧结之后获得耐火陶瓷颗粒在织物中的高填充率且由此获得高基质容积率。因此，本专利技术的方法可以简单的方式获得具有改进机械特性的热结构复合材料部件。在步骤b)期间，浆料通过一个或多个注入端口注入到模腔中。在步骤c)期间，液体介质通过至少一个排出口排出。步骤c)中的排出通过在注入端口和排出口之间施加压力差来执行。该压力差能以各种方式施加，并且例如通过在步骤b)期间在压力下注入浆料、和/或通过在排出口处泵送和/或通过使用模具和反模具将压紧压力施加在纤维织物上来施加。在一实施方式中，小于或等于950毫巴(mbar)、例如位于50mbar至950mbar范围内的压力可在步骤c)期间施加于排出口。在一实施方式中，在步骤b)期间，浆料可在压力下、例如在大于或等于1.1bar、例如位于1.1bar至6bar范围内的注入压力下注入。有利地是，可执行单次浆料注入阶段。在一变型中，可执行第一浆料注入阶段，然后中断注入浆料，并且然后执行第二浆料注入阶段。在一实施方式中，该模具可构成纤维织物存在于其上的刚性支撑件并且反模具可以是刚性的。换言之，在这些情形下，在正执行本专利技术的方法的同时，模具和反模具并不变形。有利地是，此种实施方式可制造具有如下形状的复合材料部件：该部件的形状是精确的并且由模具和反模具的形状赋予。控制以此方式制造的部件的形状是有利地，尤其是当部件须用在航空领域中时。在一实施方式中，该模具可构成纤维织物存在于其上的刚性支撑件并且反模具可以是可变形的。在一实施方式中，该多孔材料部件可存在于模具和纤维织物之间，或者反模具和纤维织物之间。在一实施方式中，该多孔材料部件可构成模具或反模具的一部分或全部。在一实施方式中，反模具可在步骤b)期间和/或之后将压力施加在纤维织物上。将此种压力施加于纤维织物有利地用于加速借助浆料对纤维织物的浸渍以及加速液体介质的排出。在一实施方式中，在步骤b)期间和/或之后，该纤维织物可压紧在模具和反模具之间。换言之，在这些情形下，纤维织物由于反模具所施加的压紧压力而在步骤b)期间和/或之后在模具和反模具之间呈压紧形状。除了与将压力施加在纤维织物上相关的上述优点以外，压紧纤维织物有利地可实现纤维织物的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造填充有耐火陶瓷颗粒(20)的纤维预制件的方法，所述方法包括以下步骤：a)将包括耐火陶瓷纤维的纤维织物(1)放置在由模具(3)和反模具(4、4’)限定的模腔(2)中；b)注入包括存在于液体介质中的耐火陶瓷颗粒(20)的粉末的浆料，所述浆料注入到存在于所述模腔(2)中的纤维织物(1)的孔隙中，且至少通过所述纤维织物(1)的第一表面(1a)或第一边缘(1a’)执行所述注入；以及c)通过所述多孔材料部件(5)将已穿透到所述纤维织物(1)中的所述浆料的液体介质排出，所述多孔材料部件具有大于或等于0.1mm的厚度，且至少通过所述纤维织物(1)的不同于所述第一表面(1a)或所述第一边缘(1a’)的第二表面(1b)或第二边缘来执行所述排出，所述多孔材料部件(5)还用于将所述耐火颗粒粉末(20)保留在所述纤维织物(1)的孔隙中以获得填充有所述耐火颗粒(20)的纤维预制件，所述多孔材料部件(5)存在于所述模具(3)和所述纤维织物(1)之间或者所述反模具(4、4’)和所述纤维织物(1)之间，且所述多孔材料部件(5)存在于至少一个排出口(16)和所述纤维织物(1)之间，在所述排出口(16)处执行泵送以通过所述排出口(16)排出所述液体介质。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.23 FR 14632861.一种制造填充有耐火陶瓷颗粒(20)的纤维预制件的方法，所述方法包括以下步骤：a)将包括耐火陶瓷纤维的纤维织物(1)放置在由模具(3)和反模具(4、4’)限定的模腔(2)中；b)注入包括存在于液体介质中的耐火陶瓷颗粒(20)的粉末的浆料，所述浆料注入到存在于所述模腔(2)中的纤维织物(1)的孔隙中，且至少通过所述纤维织物(1)的第一表面(1a)或第一边缘(1a’)执行所述注入；以及c)通过所述多孔材料部件(5)将已穿透到所述纤维织物(1)中的所述浆料的液体介质排出，所述多孔材料部件具有大于或等于0.1mm的厚度，且至少通过所述纤维织物(1)的不同于所述第一表面(1a)或所述第一边缘(1a’)的第二表面(1b)或第二边缘来执行所述排出，所述多孔材料部件(5)还用于将所述耐火颗粒粉末(20)保留在所述纤维织物(1)的孔隙中以获得填充有所述耐火颗粒(20)的纤维预制件，所述多孔材料部件(5)存在于所述模具(3)和所述纤维织物(1)之间或者所述反模具(4、4’)和所述纤维织物(1)之间，且所述多孔材料部件(5)存在于至少一个排出口(16)和所述纤维织物(1)之间，在所述排出口(16)处执行泵送以通过所述排出口(16)排出所述液体介质。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具(3)构成刚性支承件，所述纤维织物(1)存在于所述刚性支承件上，并且所述反模具(4)是刚性的。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具(3)构成刚性支承件，所述纤维织物(1)存在于所述刚性支承件上，并且所述反模具(4’)是可变形的。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述反模具(4)在步骤b)期间和/或之后将压力施加在所述纤维织物(1)上。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纤维织物(1)在步骤b)期间和/或之后压紧在所述模具(3)和所述反模具(4)之间。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)期间，通过所述纤维织物(1)的外侧表面的多个不同区域注入所述浆料。7.如权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯瑟琳·博洛特·凯布，尼古拉斯·德罗兹，卢多维克·利亚斯，迈克尔·博古斯基，艾都·鲁伊斯，西拉维·特纳，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，赛峰集团，
类型：发明
国别省市：法国,FR