【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含通过气相化学渗透(cvi)致密化的多孔环形基板的复合材料部件的生产，并且更具体地涉及具有中心通道的部件的生产。本专利技术特别但不排他地适用于由热结构复合材料制成的用于火箭发动机的环形制动盘或扩张型喷嘴的生产。
技术介绍
1、热结构复合材料以其优异的机械性能以及在高温下保持这些性能的能力而著称。热结构复合材料的典型例子是碳-碳(c-c)复合材料和陶瓷基复合材料(cmc)，碳-碳(c-c)复合材料包括由碳基质致密化的碳纤维的多孔增强基板和陶瓷基复合材料(cmc)，陶瓷基复合材料(cmc)包括由陶瓷基质致密化的耐火纤维(例如碳或陶瓷)的多孔增强基板(例如碳化硅)。
2、c-c复合材料由于其高能摩擦学特性、非脆性、热特性(传导性和热容量)及其密度，通常用于生产飞机制动盘。
3、通过化学气相渗透(cvi)对多孔基板进行致密化包括将环形预制件放置在渗透装置的反应室中，并将气相引入该室，气相的一种或多种成分形成基质材料的前体，沉积在基板内以确保其致密化。选择渗透条件，特别是气相的组成和流速以及室中的温度和压力，以允许气相在基板的可接近的内部孔内扩散，通过气相成分的分解或通过几种成分之间的反应使得所需的材料沉积在其中。文献fr 2834713描述了这样的方法和用于其实施的装置。
4、热解碳或热分解碳的化学气相渗透条件早已为本领域技术人员所知。碳前体是烷烃、烷基或烯烃，通常是丙烷、甲烷或两者的混合物。渗透例如在约1000℃的温度和约1kpa的压力下进行。
5、含有待沉积在预制件内的
6、当需要致密化大量基板堆叠时，通常使用大型装置。图1中示出了可以在通常称为“致密化炉”的反应室中使用的盘负载的已知示例。
7、室1是绕轴线x的圆柱形。负载包括由同一下支撑板3承载的多个多孔环形基板2的堆叠。每个堆叠以柱的形式延伸并且由叠置的多个堆叠部分4形成，堆叠由所有叠层共用的中间支撑板5分隔开。板3和5包括与基板2的中心通道对齐的开口，以便引起反应气相在每个堆叠中循环，然后反应气相将穿过基板2以使它们致密化。基座盖形成置于负载顶端的上板6，并封闭每个堆叠(r1)的内部体积。中间支撑板5使用竖直杆7来维持。
8、结合了cvi的工业手段，以及对环形预成型件进行碳化或热处理和对部分或完全致密化的毛坯进行热处理的高温处理车间，围绕包括1至数个堆叠(通常为8至19个堆叠)的板进行组织，取决于房间的尺寸和火炉的尺寸。这些板由带吊索的高架起重机移动。他们也存储在支架或堆垛机中，然后被带到各个车间(火炉负载、密度控制等)。
9、图1是定向流负载的热区示意图。如图2所示，其示出了图1的致密化炉的剖视图，该热区从其底部到其顶部包括:反应气体混合物的入口8，然后是预热区9，其能够将气体的温度升高到致密化温度，最后是负载区10。在火炉的顶部，在基座盖11的水平处，烟囱12安装在盖11中，沉积反应产生的废气体通过烟囱12排出。
10、负载由n1个板组成，标记为p1至pn，每个板支承多个多孔环形基板2的n 2个堆叠，堆叠被标记为s1至sn。板的数量和堆叠的数量与火炉的尺寸和圆盘(即多孔环形基板2)的尺寸有关。
11、每个板上有由分隔件13分隔开的圆盘2的堆叠，每个堆叠在其顶部终止于限制泄漏的盖盘14。在每个堆叠的底部处有套圈15，其抵靠在下部堆叠的盖盘14上。该套圈15使得能够通过滑动来补堆叠之间的高度差。最后，杆7安装在堆叠s1至sn之间，其用于承受上面的板p2至pn的质量。
12、预热区9末端的气体进入由圆盘2的堆叠s1至sn构成的每个柱。气体从圆盘柱的内部流到外部，通过由每个预制件2的孔隙形成的泄露，通过由分隔件13在圆盘2之间产生的间隙，以及通过板3和5之间的通道(p1至pn)之间的通道，在套圈的滑动间隙的位置处，套圈15通过它的滑动使气体泄露。
13、文献fr 2 821 859公开一种通过特别是使用半强制流动对多孔基板进行化学气相渗透的致密化方法。为了适应本文件中描述的半强制流动，必须控制圆盘之间的泄漏，并且还必须控制板之间的通道处的泄漏。最后一点是最困难的，因为圆盘堆叠的高度不一样。并且在每个堆叠顶部处的密封性缺乏良好的控制的情况下，无法获得迫使气体进入圆盘2的孔隙中所需的压力差。
14、从专利fr 3 084 892中还可知，用气体分配器代替杆，这使得可以同时执行承担负载的功能(之前由杆提供的功能)、引导气体(冷)，这避免了圆盘的冷却以及预成型件水平处的气体分布。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于实施压力梯度致密化丰富的技术方案，该技术方案使得能够改善反应气体在致密化炉的负载区内的分布，并且通常能够降低位于负载区不同位置处的基板之间的致密化梯度，而不影响火炉的负载能力，甚至能够增加火炉的负载能力。
2、本专利技术的一个目的提出了一种通过压力梯度化学气相渗透来致密化具有中心通道的多孔环形基板的致密方法，该方法至少包括以下步骤:
3、-提供多个多孔环形基板的堆叠，每个堆叠包括由堆叠的基板的中心通道形成的内部体积，
4、-提供多个单独的模块，每个单独的模块包括支撑板和布置在支撑板上的多孔环形基板的堆叠，对于每个堆叠，支撑板包括通向内部体积的气体入口开口，
5、-在致密化炉的室内形成单独的模块的堆叠，安装在第二单独的模块上的第一单独的模块的支撑板的每个第一气体入口开口与第二单独的模块的堆叠之一的内部体积连通，以便以允许气体在单独的模块之间流通，以及
6、-将包含待沉积在基板的孔隙内的基质材料的气态前体的气相注入到每叠多孔环形基板的内部体积中。
7、根据本专利技术的一般特征，对于被第一单独的模块覆盖的每个第二单独的模块，每个堆叠包括至少一个盖环(cover ring)、密封环和可变形环形密封件；所述盖环通过环形分隔件被支撑在多孔环形基板堆叠的顶部上，密封环围绕环形分隔件布置在垂直于多孔环形基板堆叠方向的平面内；可变形环形密封件设置在至少一个盖环和所述第一单独的模块的支撑板之间。
8、所述至少一个盖环形成通过环形分隔件被支撑在堆叠顶部上的盖。堆叠的盖和相关环形密封件的功能是密封堆叠，从而减少气体泄漏。因此，盖和可变形环形密封件能够加强上部单独的模块的支撑板和盖之间的密封。
9、另外，如果堆叠低于同一单独的模块的一个或多个其他堆叠，则所讨论的堆叠可以包括几个叠加的盖以补偿高度的不足。
10、分隔件能够在多孔环形基板之间保持空间，从而增加与气体直接接触的表面。另外，如此布置在环形基板之间的密封环使得可以避免多孔环形基板之间的径向泄漏，并因此使穿过多孔环形基板的气体量最大化。密封环优选设置在多孔环形基板的径向外周处。密封环例如由铬镍铁合金制成。
11、在示例性实施例中，每个可变形环形密封件可布置成能够根据多孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.通过压力梯度化学气相渗透对具有中心通道(21a)的多孔环形基板(21)进行致密化的方法，该方法至少包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个可变形环形密封件(36)布置成能够沿多孔环形基板(21)堆叠的方向(Dz)经历大于或等于盖环(25)厚度的变形。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，每个堆叠(20)包括沿多孔环形基板(21)堆叠的方向(Dz)延伸的至少三个支腿(26)，从盖环(25)延伸到支撑板(31)，堆叠(20)布置在支撑板(31)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对于每个堆叠(20)，每个单独的模块(30)的支撑板(31)包括安装在气体入口开口(32)上的注射管(33)，注射管在连接到支撑板(31)的第一管端(33a)和自由的第二管端(33b)之间延伸到堆叠(20)的内部体积(24)中；注射管(33)还包括通向内部体积(24)的气体注射开口(34)，安装在第二单独的模块(30b)上的第一单独的模块(30a)的支撑板(31)的每个气体入口开口(32)与第二单独的模块(30b)的注射管(
5.根据权利要求4所述的方法，其中，每个支撑板(31)包括其上布置有堆叠(20)的第一表面(31a)和与所述第一表面(31a)相对的第二表面(31b)，每个气体入口开口(32)包括具有第一直径(d1)和第二直径(d2)的截头圆锥形状，第一直径(d1)形成在支撑板(31)的第二表面(31b)中，第二直径(d2)小于第一直径(d1)且形成在支撑板(31)的第一表面(31a)中或形成在支撑板(31)的第一表面(31a)和第二表面(31b)之间中，每个注射管(33)的第二端(33b)包括与进气口开口(32)的截头圆锥形状配合的互补截头圆锥形状。
6.根据权利要求4或5所述的方法，还包括所述堆叠的单独的模块(30)的密封对齐的步骤，所述第二单独的模块(30b)的每个注射管(33)的第二端(33b)被插入到第一单独的模块(30a)的气体入口开口(32)中，并且对于每个注射管(33)，第二单独的模块(30b)还包括环形密封件(35)，该环形密封件(35)设置在第二单独的模块(30b)的注射管(33)的第二端部(33b)和与其配合的第一单独的模块(30a)的气体入口开口(32)之间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，每个注射管(33)包括形成肩部(37)的主管部(33c)，所述肩部(37)具有截头圆锥形形状的第二端(33b)，所述肩部(37)允许环形密封件(35)在垂直于多孔环形基板(21)堆叠的方向(D z)的平面内变形。
8.根据权利要求6或7中所述的方法，其中，所述环形密封件(35)具有截头圆锥形状。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，对于每个注射管(33)，每个支撑板(31)包括定心环，该定心环以气体开口(32)为中心并且成形为容纳注射管(33)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，每个多孔环形基板(21)包含碳。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，每个多孔环形基板(21)构成纤维制动盘预成型件。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，被另一单独的模块(30)覆盖的每个单独的模块(30)，包括在所述单独的模块(30)的支撑板(31)和覆盖它的单独的模块(30)的支撑板(31)之间延伸的多个杆(70)，所述杆支撑所述至少一个上部的单独的模块(30)的。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，每个杆(70)的高度小于所述多孔环形基板(21)的堆叠(20)的高度。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.通过压力梯度化学气相渗透对具有中心通道(21a)的多孔环形基板(21)进行致密化的方法，该方法至少包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个可变形环形密封件(36)布置成能够沿多孔环形基板(21)堆叠的方向(dz)经历大于或等于盖环(25)厚度的变形。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，每个堆叠(20)包括沿多孔环形基板(21)堆叠的方向(dz)延伸的至少三个支腿(26)，从盖环(25)延伸到支撑板(31)，堆叠(20)布置在支撑板(31)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对于每个堆叠(20)，每个单独的模块(30)的支撑板(31)包括安装在气体入口开口(32)上的注射管(33)，注射管在连接到支撑板(31)的第一管端(33a)和自由的第二管端(33b)之间延伸到堆叠(20)的内部体积(24)中；注射管(33)还包括通向内部体积(24)的气体注射开口(34)，安装在第二单独的模块(30b)上的第一单独的模块(30a)的支撑板(31)的每个气体入口开口(32)与第二单独的模块(30b)的注射管(33)之一的第二端(33b)连通，以允许气体在单独的模块(30)之间循环。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，每个支撑板(31)包括其上布置有堆叠(20)的第一表面(31a)和与所述第一表面(31a)相对的第二表面(31b)，每个气体入口开口(32)包括具有第一直径(d1)和第二直径(d2)的截头圆锥形状，第一直径(d1)形成在支撑板(31)的第二表面(31b)中，第二直径(d2)小于第一直径(d1)且形成在支撑板(31)的第一表面(31a)中或形成在支撑板(31)的第一表面(31a)和第二表面(31b)之间中，每个注射管(33)的第二端(33b)包括与进气口开口(32)的截头圆锥形状配合的互补截头圆...
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