[发明专利]一种火箭发动机喷管的制备方法以及其专用设备

权利要求书

1.一种火箭发动机喷管的制备方法，它包括以下步骤：  

    (1)制备所述火箭发动机喷管的毛坯和制备所述毛坯的芯棒； 所述芯棒包括收敛段(1)、喉部(2)和扩张段(3)； 所述收敛段和所述扩张段分别设置在芯棒的两端，在所述收敛段(1)的末端依次设置圆柱A(4)和圆柱B(5)，在所述扩张段(3)的末端依次设置圆柱C(6)和圆柱D(7)；所述圆柱A(4)的直径等于所述收敛段(1)的最大直径，所述圆柱B(5)的直径大于所述收敛段(1)的最大直径，所述圆柱C(6)的直径等于所述扩张段(3)的最大直径，所述圆柱D(7)的直径大于所述扩张段(3)的最大直径；

    (2)在所述芯棒表面喷涂涂层后，对芯棒表面的涂层进行磨削加工，并将磨削后的芯棒与所述毛坯进行配车；  

    (3)将表面涂层磨削后的芯棒与所述毛坯在压机上配装；然后将装配好的整体进行包套处理；  

    (4)将包套处理好的整体在热等静压炉内进行热等静压处理；  

    (5)热等静压处理后，去除包套材料和芯棒，再对附着涂层的喷管毛坯进行精加工得到喷管。

2.  根据权利要求1所述的火箭发动机喷管的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述毛坯的材料为高强钢或钼；所述芯棒的材料为石墨；步骤(2)中在所述芯棒表面喷涂涂层是用等离子喷涂法在芯棒表面喷涂上以金属粉末为最外层的涂层；配车的过盈量为0.01mm～0.02mm；步骤(3)中，所述包套处理使用钼作为包套材料；步骤(4)中，所述热等静压处理是将所述包套处理好的整体及玻璃渣放入石墨坩埚内，再将石墨坩埚放入热等静压炉内进行处理；步骤(5)中，所述的去除芯棒采用机械加工去除。

3. 根据权利要求2所述的火箭发动机喷管的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述毛坯的材料为钼；步骤(2)中，所述涂层为以钽粉为底层，中间为氧化锆粉和钼粉的交替分布层，以钼粉为最外层的涂层。

4. 根据权利要求2或3所述的火箭发动机喷管的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，在所述芯棒表面喷涂涂层之前，对所述石墨芯棒采用汽油去油、丙酮脱脂，除去所述石墨芯棒表面上的所有污物，再将所述石墨芯棒放入电炉中在450℃～500℃下烘烤1小时，烧去石墨中易挥发的汽油和丙酮；在所述芯棒表面喷涂涂层之前，将喷涂用粉末置入烘箱中，在120℃下烘30min以上，再用120目的分样筛过筛，去除筛余物；步骤(3)中，在所述配装之前，将所述磨削后的芯棒与所述毛坯清洗好，再将所述毛坯放入烘箱内加热到180℃±15℃，保温2h。

5. 根据权利要求4所述的火箭发动机喷管的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述热等静压处理的的温度与时间的关系为：升温12分钟，将温度升至1000℃后保温15分钟；再升温7分钟，将温度升至1400℃后保温35分钟；然后降温3分钟将温度降至1200℃后保温20分钟；再降温7分钟将温度降至950℃，保温15分钟后，再持续降温120分钟将温度逐步降至室温；所述热等静压处理的压力与时间的关系为：压力设置为20MPa进行预压处理20分钟；然后继续升压16分钟，在温度达到1400℃之后5分钟使压力达80MPa后保持35分钟；再降压4分钟将压力降至40MPa后保持15分钟；再降压7分钟将压力降至20MPa并一直保持至温度冷却至室温时。

6.  一种芯棒，其特征在于：它包括收敛段(1)、喉部(2)和扩张段(3)；所述收敛段和所述扩张段分别设置在芯棒的两端，在所述收敛段(1)的末端依次设置圆柱A(4)和圆柱B(5)，在所述扩张段(3)的末端依次设置圆柱C(6)和圆柱D(7)；所述圆柱A(4)的直径等于所述收敛段(1)的最大直径，所述圆柱B(5)的直径大于所述收敛段(1)的最大直径，所述圆柱C(6)的直径等于所述扩张段(3)的最大直径，所述圆柱D(7)的直径大于所述扩张段(3)的最大直径。

7.  根据权利要求6所述的芯棒，其特征在于：所述芯棒为石墨芯棒。