[发明专利]一种陶瓷基复合材料的连接方法及铆钉结构

说明书

一种陶瓷基复合材料的连接方法及铆钉结构，方法是先制备陶瓷基复合材料铆钉，陶瓷基复合材料铆钉包括铆钉外件和铆钉内件；然后将需要连接的第一、第二陶瓷基复合材料构件组合，第一、第二陶瓷基复合材料构件具有铆钉孔和沉头孔；再将铆钉外件装入第一、第二陶瓷基复合材料构件的铆钉孔；然后在铆钉外件的铆钉孔外圆柱面与第一、第二陶瓷基复合材料构件的铆钉孔缝隙填充碳化硅基体；再将铆钉内件旋入铆钉外件；然后在铆钉内件与铆钉外件的螺纹啮合缝隙中填充碳化硅基体；最后修整连接区域的型面，完成陶瓷基复合材料的连接；本发明可降低连接对构件表面形状的影响，同时提高了抗热失配和震动的能力，极大地提高了连接的强度和可靠性。

技术领域

本发明属于材料连接技术领域，具体涉及一种陶瓷基复合材料的连接方法及铆钉结构。

背景技术

陶瓷基复合材料因其耐高温和低密度的特点，成为一种关键热结构材料，在航空、航天和兵器等领域具有广阔的应用前景，当其应用于热端构件尤其是大型复杂薄壁构件时，关键技术之一便是连接技术。

陶瓷基复合材料的连接主要有粘结和紧固两种。粘结方法由于胶粘剂受耐温能力的限制，其高温使用性能无法满足要求，且是一种脆性连接，可靠性低，严重削弱了陶瓷基复合材料的高韧性和高可靠性的优势。紧固连接方法使用螺栓或铆钉进行连接，螺栓连接存在以下缺点：紧固件多为金属材料，无法适用高温环境的工况，且其连接容易因为热失配、震动等原因导致松动；螺栓改变了陶瓷基复合材料构件的表面形状。铆钉连接虽然基本未改变陶瓷基复合材料构件的表面形状，但铆钉难以形成可靠的墩头，而且铆钉与铆钉孔均为光滑表面，容易因为热失配、震动等原因导致铆钉脱出，连接的可靠性较差，无法满足陶瓷基复合材料构件长寿命的使用要求。申请号为201711257277.2的专利提出一种无头螺钉紧固连接并用先驱体转化法粘接的方法，但需要在待连接构件上加工内螺纹，加工难度大且破坏了构件的结构。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种陶瓷基复合材料的连接方法及铆钉结构，可降低连接对构件表面形状的影响，同时提高了抗热失配和震动的能力，极大地提高了连接的强度和可靠性。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种陶瓷基复合材料的连接方法，包括以下步骤：

步骤一、制备陶瓷基复合材料铆钉：

所述的陶瓷基复合材料铆钉包括铆钉外件1-2和铆钉内件1-1；所述的铆钉外件1-2主体是一个管状结构，管状结构一侧有头部，管孔为通孔，管状结构内部有内螺纹；所述的铆钉内件1-1主体为圆柱状结构，圆柱面上有外螺纹，牙型与铆钉外件1-2内螺纹啮合，圆柱状结构一侧有头部，头部的形状由待连接的第一陶瓷基复合材料构件2和第二陶瓷基复合材料构件3的厚度及连接要求决定；

步骤二、将需要连接的第一陶瓷基复合材料构件2和第二陶瓷基复合材料构件3组合，所述的第一陶瓷基复合材料构件2、第二陶瓷基复合材料构件3具有铆钉孔和沉头孔，铆钉孔与沉头孔在陶瓷基复合材料构件制备时在相应的位置预留，或通过配钻加工的方式获得；所述铆钉孔的内径为D₀，所述沉头孔形状由陶瓷基复合材料铆钉的头部形状决定，沉头孔的深度h由材料性能和力学强度要求决定，h≥2mm；若第一陶瓷基复合材料构件2或第二陶瓷基复合材料构件3的构件厚度h₁过小，即h₁≤h，则省略对应陶瓷基复合材料构件铆钉孔，只保留锥形沉头孔；

步骤三、将铆钉外件1-2装入第一陶瓷基复合材料构件2、第二陶瓷基复合材料构件3的铆钉孔；

步骤四、在铆钉外件1-2的铆钉孔外圆柱面与第一陶瓷基复合材料构件2、第二陶瓷基复合材料构件3的铆钉孔缝隙填充碳化硅基体4；填充方法采用先驱体转化法或化学气相渗透等；若因为铆钉外件1-2一侧对应的陶瓷基复合材料构件铆钉孔省略，则跳过此步骤；

步骤五、将铆钉内件1-1旋入铆钉外件1-2；