[发明专利]C/SiC-ZrC和C/SiC陶瓷基复合材料铆焊用防护工装及方法

权利要求书

1.一种C/SiC-ZrC和C/SiC陶瓷基复合材料铆焊用防护工装，其特征在于：包括第一防护工装(004)、第二防护工装(005)、第一石墨加强框(008)、第二石墨加强框(009)、第一石墨紧固螺栓(010)与第二石墨紧固螺栓(011)；

所述第一防护工装(004)和第二防护工装(005)的内腔形状与C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件外表面形状相适配；第一防护工装(004)第二防护工装(005)上开设沿长度方向的通槽；在铆焊过程中，C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件和C/SiC陶瓷基复合材料组件定位铆接后，第一防护工装(004)和第二防护工装(005)扣设在C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件外表面，将其完全包裹；

所述第一石墨加强框(008)与第二石墨加强框(009)上均开设定位孔，安装有第一防护工装(004)和第二防护工装(005)的产品组件一端通过第一石墨紧固螺栓(010)固定在第一石墨加强框(008)定位孔内，另一端通过第二石墨紧固螺栓(011)固定在第二石墨加强框(009)定位孔内；

所述第二防护工装(005)与第一防护工装(004)一端配合安装后嵌入第一石墨加强框(008)定位孔内，通过第一石墨紧固螺栓(010)紧固；第一防护工装(004)一端端面设有“U”形凸台；第二防护工装(005)具有“U”形凹槽，二者相互配合时，“U”形凸台嵌入“U”形凹槽内；

所述第二防护工装(005)的上表面为水平面，第一石墨紧固螺栓(010)穿入第一石墨加强框(008)定位孔顶紧第二防护工装(005)的上表面；

所述第一防护工装(004)的另一端上表面为水平面，第二石墨紧固螺栓(011)穿入第二石墨加强框(009)定位孔顶紧第一防护工装(004)的另一端上表面；

在铆焊时，包括以下步骤：

步骤1、铆接；

将C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件与C/SiC陶瓷基复合材料组件利用C/SiC材料的铆钉连接，获得C/SiC-ZrC与C/SiC陶瓷基复合材料的铆接组件；

步骤2、预处理；

步骤2.1、将第一防护工装(004)、第二防护工装(005)、第一石墨加强框(008)、第二石墨加强框(009)、第一石墨紧固螺栓(010)与第二石墨紧固螺栓(011)置于高温真空炉内，设定温度为1200±200℃，保温2-5h；

步骤2.2、将C/SiC-ZrC与C/SiC陶瓷基复合材料的铆接组件、第一防护工装(004)、第二防护工装(005)、第一石墨加强框(008)、第二石墨加强框(009)、第一石墨紧固螺栓(010)、第二石墨紧固螺栓(011)及石墨纸进行烘干处理，烘干温度200±10℃，烘干时间2-4h；

步骤3、包裹石墨纸；

在预处理后的C/SiC-ZrC与C/SiC陶瓷基复合材料的铆接组件中的C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件外表面包裹石墨纸；石墨纸与C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件贴合紧密；

步骤4、安装防护工装；

步骤4.1、将第一防护工装(004)和第二防护工装(005)扣设在包裹有石墨纸的C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件上，且第二防护工装(005)固定在第一防护工装(004)的一端，确保第一防护工装(004)和第二防护工装(005)完全包裹住C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件；

步骤4.2、通过定位孔将第一石墨加强框(008)套装在第二防护工装(005)上，之后用第一石墨紧固螺栓(010)进行紧固；通过定位孔将第二石墨加强框(009)套装在第一石墨加强框(008)套的相对位置，之后用第二石墨紧固螺栓(011)进行紧固；

步骤5、堵缝；

步骤5.1、裁剪伸出第一防护工装(004)与第二防护工装(005)的石墨纸，使石墨纸伸出第一防护工装(004)与第二防护工装(005)边界长度为1-3mm，且不遮挡铆钉端头；

步骤5.2、在第一防护工装(004)、第二防护工装(005)和石墨纸边缘，涂覆酒精配制的氮化硼浆料；以填堵第一防护工装(004)与第二防护工装(005)、石墨纸(006)与第一防护工装(004)和第二防护工装(005)之间的间隙；

步骤6、装炉沉积；

将步骤5处理后的组件装入CVI碳化硅沉积设备中，在1000±150℃温度下，通入MTS、Ar和H₂，沉积50±10h，完成C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件和C/SiC陶瓷基复合材料组件的铆焊；

步骤7、拆除防护工装；

步骤7.1、将出炉后的组件从沉积设备取出，置于工作台上，台面垫覆缓冲物，静置至表面温度降至室温；

步骤7.2、松动并拆卸第一石墨紧固螺栓(010)和第二石墨紧固螺栓(011)；

步骤7.3、依次取下第一石墨加强框(008)、第二石墨加强框(009)；

步骤7.4、依次取下第二防护工装(005)和第一防护工装(004)；

步骤7.5、剥除包覆在C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件上的石墨纸，清洁C/SiC-ZrC陶瓷基复合材料组件表面的杂物。