[发明专利]一种制备航空发动机用复合材料整体涡轮叶盘及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种复合材料整体涡轮叶盘的制备方法，包括如下步骤：

S1：将整体涡轮叶盘预制体用化学气相渗透法制备(C/SiC)_n复合材界面相，其中n＝1～5；

S2：将处理后的整体涡轮叶盘预制体浸渍于双酚A型环氧树脂体系，然后固化，再在真空条件下，900～1200℃恒温1～3h；

S3：将所述步骤S2得到的整体涡轮叶盘用化学气相渗透法致密化，所述化学气相渗透法致密化法中的反应气为三氯甲基硅烷；然后以聚碳硅烷二甲苯溶液为先驱体溶液通过先驱体浸渍裂解法进一步致密化，重复所述先驱体浸渍裂解法直至硅基陶瓷复合材料的密度达到1.6～1.9g/cm³；

S4：将所述步骤S3得到的产品机械加工成最终的尺寸设计；

S5：将所述步骤S4得到的产品用聚碳硅烷二甲苯溶液通过先驱体浸渍裂解法致密化，重复所述先驱体浸渍裂解法直至硅基陶瓷复合材料的密度达到2.0～2.1g/cm³；然后以三氯甲基硅烷为反应气采用化学气相渗透法进一步致密化，即得复合材料整体涡轮叶盘成品。

2.根据权利要求1所述的复合材料整体涡轮叶盘的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述化学气相渗透法具体包括C界面层制备方法和SiC界面层制备方法，C界面层制备方法具体为：碳源气体为丙烷和天然气，稀释气体和还原气体均为氢气，所述丙烷、所述天然气和所述氢气的体积比为(8～10):1:2，所述丙烷的流量为50～200ml/min，工艺温度梯度0～200℃，压力梯度0～500Pa，压强0.5～3kPa，所述整体涡轮叶盘预制体的外围温度为1000～1200℃，所述整体涡轮叶盘预制体的中心温度为1000～1100℃，沉积时间为3～20h；SiC界面层制备方法具体为：以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为900～1200℃，所述三氯甲基硅烷、所述氢气和所述氩气的体积比为(8～10):5:1，压强为1～8kPa，沉积时间为2～10h。

3.根据权利要求1所述的复合材料整体涡轮叶盘的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的化学气相渗透法具体为：以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为900～1200℃，所述三氯甲基硅烷、所述氢气和所述氩气的体积比为(8～10):5:1，压强为1～8kPa，沉积时间为5～30h。

4.根据权利要求1所述的复合材料整体涡轮叶盘的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的先驱体浸渍裂解法具体为：在真空条件下，将得到的产品浸渍于聚碳硅烷二甲苯溶液2h，所述聚碳硅烷二甲苯溶液中聚碳硅烷的质量分数为20％～60％，然后120℃干燥5h，以2～10℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，保温1～4h，再以5～15℃/min的降温速率降温至20～30℃；重复所述先驱体浸渍裂解法直至硅基陶瓷复合材料的密度达到1.6～1.9g/cm³。

5.根据权利要求1所述的复合材料整体涡轮叶盘的制备方法，其特征在于：所述步骤S5的先驱体浸渍裂解法具体为：在真空条件下，将所述步骤S4得到的产品浸渍于所述聚碳硅烷的二甲苯溶液2h，所述聚碳硅烷的二甲苯溶液中聚碳硅烷的质量分数为20％～60％，然后120℃干燥5h，以2～10℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，保温1～4h，再以5～15℃/min的降温速率降温至20～30℃；重复所述先驱体浸渍裂解法直至硅基陶瓷复合材料的密度达到2.0～2.1g/cm³。

6.根据权利要求1所述的复合材料整体涡轮叶盘的制备方法，其特征在于：所述步骤S5的化学气相渗透法具体为：以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为900～1200℃，所述三氯甲基硅烷、所述氢气和所述氩气的体积比为(8～10):5:1，压强为1～8kPa，沉积时间为3～20h，即得复合材料整体涡轮叶盘成品。

7.根据权利要求1所述的复合材料整体涡轮叶盘的制备方法，其特征在于：所述整体涡轮叶盘预制体是用SiC纤维以四步法三维编织而成，其中编织角为20°～45°，所述SiC纤维的体积分数为35～45％，预制体形状为圆柱形。