[发明专利]一种销钉连接SiC/SiC复合材料的方法

说明书

本发明是一种销钉连接SiC/SiC复合材料的方法，该方法采用真空袋成型工艺对连接体进行稳固定型，有效解决了连接体由于人为不可控地晃动或者炉内气流等因素而导致的连接面偏移、连接效率低下等问题，避免了现有技术中需要对连接体进行粘接处理或者使用模具以确保粘接时连接体处于正确装配的模式，简化了工艺的流程，降低成本，提升SiC/SiC复合材料连接的适用性。

技术领域

本发明涉及一种销钉连接SiC/SiC复合材料的方法，该方法利用真空袋成型工艺以及原位硅-碳反应工艺的组合工艺实现SiC/SiC复合材料销钉连接，适用于大型复杂的SiC/SiC复合材料构件的连接。

背景技术

耐高温复杂薄壁构件制备技术是航空、航天发动机和空天飞行器内外热防护系统等领域的重要发展方向。而SiC/SiC复合材料具低密度、耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击、低氚渗透率和辐照稳定性等优点，成为当前耐高温复杂薄壁构件的首选材料。由于通常大型薄壁的SiC/SiC复合材料构件均为非对称结构，不适合用纤维整体编织成型工艺，故当前研究主要发展组合装配成型技术。其中，销钉紧固连接兼具粘接和紧固连接的功能，是SiC/SiC复合材料与SiC/SiC复合材料之间最具有前景的一种连接方式。

SiC/SiC复合材料销钉紧固连接常用的连接方法为PIP和CVI，这两种方法均是在高温下才能生成SiC粘接层，对连接件和销钉起到连接效果。但是在此之前的升温过程中，连接件之间以及销钉均处于松动状态，很有可能会因为装炉时人为不可控地晃动或者装炉后的气流等因素影响连接件和销钉的装配位置发生偏差，导致连接件之间的缝隙增大、连接面偏移等问题，从而导致连接效率降低。

对于这个问题，通常的解决方法有两种：一是采用粘接剂提前将连接件、被连接件以及销钉粘接好再进行装炉，这种方法能有效避免装炉时人为不可控地晃动的问题，但是由于粘接剂通常不耐高温，在SiC的生成温度到达之前，粘接剂通常会失效分解，仍存在连接件受气流影响而导致连接面缝隙增大、偏移等问题的风险；另外一种常用的方法就是采用模具将连接件、被连接件以及销钉固定好，既能防止人为不可控地晃动又能防止气流对样件的冲击问题，但是对于复杂的连接件而言，模具本身制备成本高，而且普适性差，对于每个特定形状的构件都需要定制一套特定的模具，严重限制了SiC/SiC复合材料销钉紧固连接的工程化应用。

发明内容

基于上述问题，本发明目的在于提供一种快速、可靠的销钉连接SiC/SiC 复合材料的方法，其目的是解决传统连接工艺中，连接件由于人为或气流等不可控因素而导致的缝隙增大、连接面偏移等问题，实现在高温连接前的稳固预成型，确保连接面在精准对位下进行连接，提高销钉连接的效率，促进SiC/SiC 复合材料销钉紧固连接的工程化应用。

本发明的技术解决方案是：

该种销钉连接SiC/SiC复合材料的方法的步骤如下：

步骤一、制备硅-碳前驱体浆料：硅-碳前驱体浆料的组分及重量百分比为：有机碳源30～60wt％，硅源40-70wt％硅源，将两者混合后得到硅-碳前驱体浆料；

步骤二、真空袋成型工艺辅助SiC/SiC复合材料连接体的装配及固化：在 SiC/SiC复合材料连接件、被连接件的连接面及销钉孔处涂刷硅-碳前驱体浆料，并将连接件、被连接件及销钉按照装配关系装配好，放入真空袋中密封，开启真空泵抽真空，使得真空袋紧贴连接件、被连接件及销钉，当真空度达到 -0.05MPa～-0.10MPa后，确认无空气泄漏且连接件、被连接件及销钉处于正确的装配关系后，再注入少量硅-碳前驱体浆料至连接件、被连接件的连接面及销钉孔处，直至浆料溢出，然后一起放入热压罐中在加压状态下进行固化成型，得到预连接体；