[发明专利]用于制造由复合材料构成的部件的方法

说明书

本发明涉及一种由包括金属基体(14)致密化的纤维强化物的复合材料制造部件(15)的方法。

背景技术

本发明涉及一种制造具有金属基体的复合材料部件的方法。

已经设想过通过基于例如碳化硅这样的陶瓷材料的长纤维来强化金属部件，以便改善所述部件的机械性能(弹性极限，杨氏模量)。然而，采用常规成型方法(铸造，锻造，机械加工)将长纤维集成在金属基体中较为复杂。此外，纤维与金属基体之间的内聚力一般较弱，这要么由于这两个元件之间的扩散较差导致，要么由于纤维和基体之间的反应导致。

用于改善纤维和金属基体之间的内聚力的一种解决方案包括使用由陶瓷材料芯和围绕该芯的金属材料护套构成的纤维。举例来说，护套可以通过高速涂覆沉积。然后可以通过扩散焊接进行热处理，以便将纤维固定到之前已经成型过的部件上，例如通过锻造和/或机械加工成型的部件。举例来说，该解决方案在文献FR2886180中得到了描述。该方案有效，但需要较长的一系列操作：成型初始部件，机械加工出槽来容纳所述纤维，焊上盖子来封闭该部件，以及扩散焊接热处理。此外，在这种类型的解决方案中，纤维的分布在每种场合中都需要特定的操作，使得在多个位置分布的纤维都相对较长。已知的文献US2011/0027119公开了一种制造具有金属基体的复合材料插件的部件的方法。文献EP2418297公开了一种制造用金属基体复合材料所制物品的方法。

因此，需要更简单的方法来制备由陶瓷纤维强化的金属基体复合材料部件，同时所得部件要保留令人满意的机械性能。

发明内容

为此，在第一方面，本发明提出了一种制造包括由金属基体致密化的纤维强化物的复合材料制成的部件的制造方法，该方法包括至少以下步骤：

a)在第一预制件上定位包括芯的多根纤维，其中每根纤维由金属护套所涂覆的陶瓷材料制成，该第一预制件用于制造所述部件的第一部分，所述第一预制件至少包括第一合金的金属粉末和第一粘合剂；

b)为了获得堆叠结构，在第一预制件上为制造所述部件的第二部分定位第二预制件，在所述堆叠结构中，所述纤维存在于第一预制件和第二预制件之间，所述第二预制件至少包括第二合金的金属粉末和第二粘合剂；第一合金的熔点T₁，第二合金的熔点T₂以及所述纤维的金属护套的熔点T₃满足以下两个条件：

|T₃-T₁|/T₁≤25％,以及

|T₃-T₂|/T₂≤25％；

c)对执行步骤b)后获得的堆叠结构中存在的第一和第二粘合剂进行消除，以得到脱粘合剂的堆叠结构；以及

d)为了获得所述复合材料部件，对所述脱粘合剂的堆叠结构进行热处理。在此期间，通过扩散焊接，纤维的金属护套与第一和第二合金的粉末组合，第一和第二合金的粉末被烧结形成金属基体。

除非另有说明，否则熔点T₁，T₂和T₃以℃(摄氏度)表示。除非另有说明，否则写成|A|的数值指代数值A的绝对值。

温度T1，T2和T3满足上述两个不等式的事实，使得所述纤维的所述金属护套和第一和第二粉末之间能够保持出色的兼容性，从而执行有效的扩散焊接并在所述纤维和所述金属基体之间得到质量良好的界面，因此能够获得具备所需机械性能的部件。

使用基于粉末的第一和第二预制件的事实有利地大幅简化了复合材料部件的制造，特别是因为对于将所述纤维的金属护套结合到金属基体上以及对于致密第一和第二预制件以形成所述金属基体两者，采用相同的热处理步骤的可能性。通过这样的简化方法可以获得具备令人满意的机械性能的部件，如上文所述，这是由于所用的材料具有特定的熔点以保证有效的扩散焊接。