【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于陶瓷基复合制备领域，具体属于一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装及方法。
技术介绍
1、碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(c/sic)具有高比强、高比模、耐高温、耐摩擦、抗腐蚀、抗热震、低热膨胀系数等优异特性，应用于航空航天热结构部件、火箭发动机喷管、特种摩擦材料及空间光机材料等领域，是发展最为迅速、研究最为深入、商业化前景最好且最先进的陶瓷材料。
2、c/sic成型方式主要有浆料浸渍热压烧结法(料浆-烧结)、化学气相渗透法(cvi)、先驱体裂解法(pip)及反应熔体浸渗法(rmi)。其中，由于rmi相比其它的c/sic成型方式具有制备周期短、综合成本低、制品孔隙率低等优势，而且该c/sic成型方式能够实现制品的近净尺寸成型，得以制备形状复杂的构件，进而在c/sic制备中广泛地实用。而通过rmi工艺进行c/sic产品制造时，通常是先制备具有合适孔径尺寸分布的多孔碳碳材料(c/c)，然后修型至合适的结构和尺寸，再在1450～1650℃温度条件下进行渗硅处理，硅液进入c/c内部迅速与基体碳反应生成碳化硅，熔渗结束后再进行精加工。
3、目前，rmi工艺中渗硅处理是在高温炉内进行，为了提高rmi制备的变径圆筒型陶瓷基复合材料制品的致密度，在公开号为cn112341213b的《一种小尺寸圆截面陶瓷基复合材料构件熔融渗硅方法》的专利文献中，公开的熔融渗硅工装是通过将碳毡绕制成与陶瓷基复合材料构件外形面相适配的筒体，然后在碳毡筒体外壁粘贴石墨纸形成，在使用过程中，将其与陶瓷基复合材料构件半成品组装，在其
4、现有技术中，在公开号为cn112457027a的《一种大尺寸圆截面陶瓷基复合材料构件熔融渗硅工装及方法》的专利文献中，公开的熔融渗硅工装虽然采用了分层结构形成的坩埚，但在使用过程中，仍然是在陶瓷基复合材料构件半成品内填充sic砂粒以及硅粉与碳化硅粉混合的粉料，在工装与陶瓷基复合材料构件半成品外壁之间填充硅粉与碳化硅粉混合的粉料，并在陶瓷基复合材料构件内型面涂覆由硅粉与pva溶液配置形成的混合浆料，虽然通过分层结构将外壁整个调料区分割成多个填料区进行填充粉料，多个填料区有效地削弱了制备的陶瓷基复合材料构件制品整体下部致密化程度高，上部致密化程度低的现象，但仍不能有效控制熔渗进程，制备的陶瓷基复合材料构件制品在各个填料区对应的位置区域上部和下部会出现致密化程度差异化；同时，在溶渗过程中，由于陶瓷基复合材料构件的溶渗也是从内、外两侧型面同时进行溶渗，进而也会出现陶瓷基复合材料构件内溶渗通道的淤塞，使得陶瓷基复合材料构件两个型面中间位置处部分位置溶渗不到位，造成制备的陶瓷基复合材料构件制品致密化不均匀，并且该熔融渗透中混合浆料参与熔渗，进而混合浆料中的pva热解生成的碳会影响陶瓷基复合材料构件制品的质量。
技术实现思路
1、为了解决上述背景提到的现有变径圆筒型工件熔融渗透工装中设置填料区填充粉料，使熔融渗透过程中填料区内的粉料熔化，在重力作用下下沉以及通过在陶瓷基复合材料构件内、外两型面上同步溶渗，熔渗过程受控程度低，容易出现陶瓷基复合材料构件溶渗通道淤塞，进而导致制备的陶瓷基复合材料制品致密化程度不均匀的问题，本专利技术提供了一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术公开了一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，包括坩埚部，所述坩埚部上端设置有坩埚盖，所述坩埚部内放置c/c半成品，且所述c/c半成品中内径最小处位于所述坩埚部的底部位置；
4、所述坩埚部的内侧底面上位于所述c/c半成品内型腔的位置设置有承台部，所述承台部内放置有环形硅锭部；
5、所述承台部包括凸面承台，所述凸面承台安装于所述c/c半成品内，所述凸面承台上放置有所述环形硅锭部；
6、所述凸面承台的上相对所述c/c半成品内型面的端面上设置有斜凸面，所述斜凸面上位于其边缘点的切线与所述c/c半成品内型面对应位置呈90～110°的夹角。
7、优选地，所述凸面承台设置有多个级别，多个级别的所述凸面承台从所述坩埚部的内侧底面至坩埚盖依次叠放，相邻两个所述凸面承台之间设置有支撑套；
8、多个级别的所述凸面承台叠放的高度低于从所述坩埚部的内侧底面至坩埚盖的底端面的高度，高于所述c/c半成品的高度。
9、优选地，所述环形硅锭部的个数与所述凸面承台的级数对应，每级所述凸面承台上均放置有一个所述环形硅锭部。
10、优选地，所述坩埚部包括多层坩埚单元和底部坩埚单元，所述底部坩埚单元的上端连接所述多层坩埚单元的底部，所述多层坩埚单元的顶部连接所述坩埚盖；
11、所述底部坩埚单元的底部安放所述c/c半成品以及所述一级凸面承台底部连接的所述支撑套。
12、优选地，所述多层坩埚单元包括中部坩埚单元和顶部坩埚单元，所述中部坩埚单元的上端连接顶部坩埚单元的下端；
13、所述中部坩埚单元的下端连接所述底部坩埚单元的上端。
14、优选地，所述中部坩埚单元包括坩埚子单元，所述坩埚子单元、所述顶部坩埚单元以及所述底部坩埚单元形成的工装内腔高度高于所述c/c半成品的高度。
15、优选地，所述底部坩埚单元的内侧底面上设置有第一圆槽，所述坩埚盖的底部端面上对应所述第一圆槽的位置设置有第二圆槽，所述第一圆槽与所述第二圆槽之间安装有中心柱，所述中心柱位于所述c/c半成品内，所述支撑套、所述承台部套设于所述中心柱上。
16、优选地，所述底部坩埚单元的内侧底面上安装有镂空承台，所述镂空承台套设在所述中心柱上，且所述镂空承台的上端面与所述一级凸面承台之间也设置有支撑套，所述镂空承台的上端放置所述c/c半成品；
【技术保护点】
1.一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，包括坩埚部，所述坩埚部上端设置有坩埚盖(1)，所述坩埚部内放置C/C半成品(8)，且所述C/C半成品(8)中内径最小处位于所述坩埚部的底部位置；
2.根据权利要求1所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述凸面承台设置有多个级别，多个级别的所述凸面承台从所述坩埚部的内侧底面至坩埚盖(1)依次叠放，相邻两个所述凸面承台之间设置有支撑套(10)；
3.根据权利要求2所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述环形硅锭部(9)的个数与所述凸面承台的级数对应，每级所述凸面承台上均放置有一个所述环形硅锭部(9)。
4.根据权利要求2所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述坩埚部包括多层坩埚单元和底部坩埚单元(4)，所述底部坩埚单元(4)的上端连接所述多层坩埚单元的底部，所述多层坩埚单元的顶部连接所述坩埚盖(1)；
5.根据权利要求4所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述多层坩埚单元包括中部坩埚单
6.根据权利要求5所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述中部坩埚单元(3)包括坩埚子单元，所述坩埚子单元、所述顶部坩埚单元(2)以及所述底部坩埚单元(4)形成的工装内腔高度高于所述C/C半成品(8)的高度。
7.根据权利要求4所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述底部坩埚单元(4)的内侧底面上设置有第一圆槽，所述坩埚盖(1)的底部端面上对应所述第一圆槽的位置设置有第二圆槽，所述第一圆槽与所述第二圆槽之间安装有中心柱(5)，所述中心柱(5)位于所述C/C半成品(8)内，所述支撑套(10)、所述承台部(7)套设于所述中心柱(5)上。
8.根据权利要求7所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述底部坩埚单元(4)的内侧底面上安装有镂空承台(6)，所述镂空承台(6)套设在所述中心柱(5)上，且所述镂空承台(6)的上端面与所述一级凸面承台(73)之间也设置有支撑套(10)，所述镂空承台(6)的上端放置所述C/C半成品(8)；
9.根据权利要求6所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述镂空承台(6)、所述中心柱(5)、所述坩埚盖(1)以及所述坩埚部上均匀喷涂1由5μm氮化硼粉与无水乙醇按质量比为2:3～7配制的浆料层；
10.一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅方法，其特征在于，应用权利要求1～9任意一项所述的工装，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，包括坩埚部，所述坩埚部上端设置有坩埚盖(1)，所述坩埚部内放置c/c半成品(8)，且所述c/c半成品(8)中内径最小处位于所述坩埚部的底部位置；
2.根据权利要求1所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述凸面承台设置有多个级别，多个级别的所述凸面承台从所述坩埚部的内侧底面至坩埚盖(1)依次叠放，相邻两个所述凸面承台之间设置有支撑套(10)；
3.根据权利要求2所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述环形硅锭部(9)的个数与所述凸面承台的级数对应，每级所述凸面承台上均放置有一个所述环形硅锭部(9)。
4.根据权利要求2所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述坩埚部包括多层坩埚单元和底部坩埚单元(4)，所述底部坩埚单元(4)的上端连接所述多层坩埚单元的底部，所述多层坩埚单元的顶部连接所述坩埚盖(1)；
5.根据权利要求4所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述多层坩埚单元包括中部坩埚单元(3)和顶部坩埚单元(2)，所述中部坩埚单元(3)的上端连接顶部坩埚单元(2)的下端；
6.根据权利要求5所述的一种变径圆筒型陶瓷基复合材料熔融渗硅工装，其特征在于，所述中部坩埚...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宗严，夏天，易增博，孙海成，杨泽诚，张鸿翔，
申请(专利权)人：陕西天策新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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