[发明专利]用于制造由复合物材料制成的耐火部件的方法

说明书

本发明提供一种由复合物材料制造部件的方法，所述方法包括以下步骤：·由耐火纤维形成纤维织构物(10)；·将所述纤维织构物(10)放入模具(110)中，所述模具具有浸渍腔室(101)，其底部部分中包括由多孔材料制成的部件(120)，所述浸渍腔室(101)通过可变形的不可渗透的隔膜(140)从其顶部部分密闭，所述隔膜将所述浸渍腔室(101)与压缩腔室(102)隔开；·将含有耐火颗粒的粉末的粉浆(150)注射入浸渍腔室(101)；·将受压流体(160)注射入压缩腔室(102)，以迫使粉浆(150)穿过所述纤维织构物(10)；·通过多孔材料部件(120)排出粉浆的液体，同时将耐火颗粒的粉末保持在所述织构物内部，以获得填充有耐火颗粒的纤维预制件(20)；·将所述纤维预制件(20)干燥；·将所述纤维预制件(20)脱模；以及·烧结所述纤维预制件中存在的耐火颗粒，以在所述预制件中形成耐火基质。

背景技术

本发明涉及用于由热结构复合物材料制造部件的方法，特别是由氧化物/氧化物类型或陶瓷基质复合物(CMC)类型制造部件的方法，所述陶瓷基质复合物(CMC)类型包含由耐火材料的纤维制成的纤维强化材料并且通过同样由耐火材料制成的基质进行致密化。

氧化物/氧化物复合物材料部件通常通过以下方式制备：采用多个由耐火氧化物纤维制成的纤维层并覆盖在模具中，各层预先浸渍有粉浆，所述粉浆填充有耐火氧化物颗粒。然后用夹模或真空片将以该方式排列的层组压缩并通过高压釜。然后对以这种方式获得的填充的预制件进行烧结，以在所述预制件内形成耐火氧化物基质并获得由氧化物/氧化物复合物材料制成的部件。该技术也可用于由陶瓷基质复合物(CMC)材料制造部件。在这种情况下，由碳化硅(SiC)纤维或碳纤维制成纤维层，并且用填充有碳化物(例如SiC)颗粒、硼化物(例如TiB₂)颗粒或氮化物(例如Si₃N₄)颗粒的浆料浸渍所述纤维层。

然而，该类型的制备方法仅适于制造厚度薄的和具有二维(2D)纤维强化材料的CMC或氧化物/氧化物复合物材料部件。这些类型的复合物材料的机械性质在某些方向上仍然受限。具体来说，这些材料具有差的分层性能，并且它们也无法很好地耐受剪切力。

在连续的经纱和纬纱之间进行三维编织而获得的纤维织构物能够增加材料的机械强度，并且特别地能够增强其耐受分层的能力。在这种情况和厚的2D纤维织构物的情况下，仅通过利用压力梯度的方法就能够使填充的悬液穿透进入纤维织构物，所述纤维织构物的厚度基于目标应用可达数十毫米，所述利用压力梯度的方法例如有灌注型方法、被称为树脂传递模塑(RTM)的注射模塑型方法，或涉及被称为先进粉末方案(APS)的亚微米粉末的吸入的方法。

但是，在用CMC或氧化物/氧化物材料制备部件的情况下，这些方法具有某些缺点。

特别是，无法使用灌注型方法来浸渍形状复杂和很厚的纤维织构物，原因在于无法达到足够的压力差以实现贯穿织构物的良好浸渍。

APS型方法无法对导入预制件的基质的量进行精密控制。

尽管RTM方法可使用填充的粉浆来浸渍纤维织构物，但是其需要除去粉浆的溶剂的步骤(通过蒸发和排放)，以在烧结之前在预制件中仅保留所述固体填料。在采用RTM方法时通常不实施这种除去溶剂的步骤。这种额外的步骤使得处理预制件需要明显更长的时间。也可能需要重复注入粉浆的操作，以及随之而来的除去溶剂的操作。

进一步，难以对所述溶剂进行蒸发，因为需要从预制件中除去溶剂而不妨碍已通过粉浆沉积的固体颗粒(耐火氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等)的分布。特别地，在对已浸渍的预制件进行干燥的同时，溶剂的蒸发和排放可能导致颗粒被溶剂带走，和/或可能改变预制件中颗粒的分布以及可能由于在某些位置缺少基质而导致最终材料中产生大孔。

本发明的目的和内容