[发明专利]具有带槽芯体的陶瓷基复合材料构件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及陶瓷基复合材料构件，更为具体地说，涉及一种具有承载带槽芯体的夹层结构及其制作方法。

背景技术

陶瓷基复合材料(CMC)构件因其承受相对高的工作温度的能力而经常用在航空航天和其他应用场合。比如，CMC构件可以用以制作在航空器应用场合下经受高温废气的各种零部件。各种CMC已经用以制作单壳机身构件或者采用耐火板和/或泡沫材料夹层结构的组合的构件，但是，这些类型构件之中没有任何一种可以很好地适于承载。在CMC单壳机身的情况下，所述材料必须相对较厚以便所述构件承载，但附加的材料厚度增大了航空器的重量。CMC耐火板/泡沫夹层材料尚未广泛地用在承载应用场合之下，部分地由于其芯体材料相对较弱。

因此，需要一种重量相对较轻但仍然具有充分的结构强度以自我支承并能够承载的CMC构件。还希望提供一种可以制成为各种形状的CMC构件，包括具有曲率那些形状。另外，希望提供一种制作这种CMC构件的简单、具有成本效益的方法。本公开内容的各项实施例旨在满足这些需求。

发明内容

本披露内容的各项实施例提供一种CMC夹层结构，其允许制作具有各种几何形状，包括弯曲表面，的构件和允许使用紧固件来安装所述构件的加强结构特征。披露的各项实施例采用一种CMC夹层结构，装设有由CMC形成的带槽芯体，加强了所述构件并允许其承载。此CMC带槽芯体构件可以使用市场上有售的材料和熟知的聚合物成层技术予以制作，以生产广为多样的零件、部件和组件，尤其是用在航空工业之中的那些。

根据公开的一项实施例，提供了一种陶瓷基复合材料构件，包括一对间隔开的CMC面板，和在两面板至少一部分之间的承载芯体，其中所述芯体包括至少一部分槽道件。所述槽道件可以构成封围的腔室，该腔室可以填充或不填充各种耐高温材料之中的任何一种。所述槽道件可以由陶瓷基复合材料制成，壁横截面形状为等腰梯形或其他几何形状。所述槽道件以巢状并排方式设置在CMC面板之间。

根据另一实施例，提供了一种CMC夹层结构，包括一对间隔开的CMC面板和多个在面板至少一部分之间、用于在面板间传递压缩和剪切载荷的CMC槽道件。所述面板可以包括平坦和弯曲的部分，而各槽道件可以包括符合于面板曲率的壁部。所述面板的一些部分可以直接地层叠在一起以提供适于由安装固紧件穿入的加强结构区域。

根据本公开内容的一项方法实施例，CMC构件可以由包括下述步骤的以方法制成：使用CMC制成许多槽道件；把这些槽件道安放在一对CMC面板之间；以及把各槽道件粘接于所述面板。各槽道件可以通过将陶瓷基预浸纤维卷绕在一工具上并随后固化预浸料而制成。此工具可以或是一种随后去除的永久性工具，或是一种硬质的、短效的泡沫材料。

根据另一方法实施例，一种用于航空结构之中的CMC夹层结构可以用包含下述步骤的方法制作：采用CMC材料制成承载结构芯体；将此芯体安放在一对CMC面板之间；以及将面板熔接于芯体。此芯体可以通过制作多个槽道件、以巢状并排方式安放这些槽道件、以及随后将各槽道件夹置在面板之间而制成。

根据本发明，提供了一种陶瓷基复合材料夹层结构，包括：

一对间隔开的陶瓷基复合材料面板；和，

多个陶瓷基复合材料槽道件，所述槽道件位于所述面板的至少一部分之间，用于承受所述面板之间的压缩和剪切载荷。

根据本发明的陶瓷基复合材料夹层结构，每一槽道件包括四个壁，基本上构成一等腰梯形截面。

根据本发明的陶瓷基复合材料夹层结构，所述面板包括平坦段和弯曲段，以及各槽道件包括符合于面板弯曲段的曲率的壁。

根据本发明的陶瓷基复合材料夹层结构，各槽道件充填有硬质泡沫陶瓷。

根据本发明的陶瓷基复合材料夹层结构，所述面板的一些部分层叠在一起。

根据本发明的陶瓷基复合材料夹层结构，还包括粘接在面板的一部分之间的实心陶瓷芯体。

根据本发明的陶瓷基复合材料夹层结构，每一槽道件包括：

第一对壁，该对壁间隔开，分别接和于所述面板，以及

第二对壁，该对壁间隔开，连接于所述第一对壁并在面板之间延伸。

根据本发明的陶瓷基复合材料夹层结构，各槽道件叠垒在一起并在其间包括一些空穴，以及

芯体还包括充填第一与第二复合材料面板之间的空间的绝缘泡沫。

根据本发明另一方面，提供了一种陶瓷基复合材料构件的制作方法，包括的步骤是：

(A)使用陶瓷基复合材料制成多个槽道件；