[发明专利]一种连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的修复方法

说明书

本发明涉及氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料技术领域，具体公开了一种连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的修复方法，包括复合材料表面损伤修复方法，包括以下步骤：清理受损部位无效的受损组织；制备修补材料；将修补材料填充到受损部位并压实，采用便携式加热设备进行干燥、烧结，完成初步修复；采用刷子在初步修复表面刷涂浆料，然后干燥，重复刷涂‑干燥，完成后致密化处理；烧结、打磨，完成复合材料表面损伤修复。本发明的连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的修复方法，修复过程简单，修复工具和加热设备简单便携，修复周期短，修复后的复合材料内部结构完整，力学性能良好，表现出较好的功能恢复性。

技术领域

本发明属于氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料技术领域，特别涉及一种连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料修复方法。

背景技术

我国航空航天装备对相关材料体系提出了轻质化、高强韧化、高可靠化、耐受更高温度等更高要求，以连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料为代表的先进复合材料，具有减重效果优异、强度高、可靠性好、耐高温性能卓越等优点，在航空航天装备上获得越来越充分的应用。连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料包括石英纤维、铝硅酸盐纤维、氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料，与非氧化物纤维增强陶瓷基复合材料相比，不存在高温氧化问题，能够在高温有氧环境下长时间工作，且成本低，是先进复合材料重点研究领域。

比如，氧化铝纤维增强氧化铝复合材料(氧化铝/氧化铝复合材料)具有耐高温、抗氧化、高强度、高韧性、耐腐蚀和耐磨损等优异特性，是未来航空发动机等装备高温部位的重要备选材料。与传统高温合金比，氧化铝/氧化铝复合材料的密度只有前者的1/4～1/3，且耐温更高，可在1200℃高温下长时服役，是制备航空发动机喷管、混合器、发动机衬套等热端部件的理想材料。再比如，石英纤维增强石英复合材料作为连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的一个种类，具有密度低、热膨胀系数小、导热系数低、耐高温、抗热冲击、抗腐蚀和介电性能好等优点，是航天高温透波构件(天线罩、天线窗)的理想材料之一。

氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料部件在服役过程中会受到异物冲击、摩擦、碰撞，或者在装备日常维护保养过程中，由于工具刮蹭、跌落等因素，均会对氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料造成损伤，导致其承载能力下降或者出现严重的结构问题，已在实际应用过程中引起广泛重视。国外对氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料部件的损伤修复工作相当重视，例如美国波音公司针对航空发动机中心锥开展了损伤修复工作，但并未公开太多资料。国内未见氧化物/氧化物复合材料损伤修复工作的相关报道。为了降低部件的使用成本(不严重的结构性损伤修复后可正常使用)，特殊环境下确保修复后装备的出勤率，考虑到损坏部件特殊原因不具备拆解返厂条件，同时装备服役过程中现场难以配备施工的大型设备，因此，需要开发连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料现场修复方法，以满足连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料现场修复要求。

发明内容

本发明针对连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料被异物冲击、碰撞或摩擦形成的表面损伤(未贯穿)或者贯穿损伤，提供一种工艺简单、修复时间短、能够现场实施的连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的修复方法，修复后的连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的结构和性能得到较好恢复。

为实现上述目的，本发明提供了一种连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的修复方法，所述连续氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料中的增强纤维为石英纤维、铝硅酸盐纤维或氧化铝纤维，陶瓷基体为二氧化硅、氧化铝、莫来石或者及其混合物，所述修复方法包括复合材料表面损伤修复方法，所述复合材料表面损伤修复方法包括以下步骤：

(1)清理复合材料受损部位无效的受损组织；

(2)制备修补材料：所述修补材料由与复合材料增强纤维相同的短切纤维和浆料I组成，浆料I包括以下重量份原料：氧化铝粉或石英粉45～60份、磷酸二氢铝8～12份、硅酸钠5～8份、氧化镁2～4份、丙烯酸聚合物分散剂0.5～1.5份、去离子水30～40份，将短切纤维浸泡在浆料I中，得到修补材料I；