[发明专利]2D、3DN陶瓷基复合材料组件内外埋粉熔融渗硅工装及方法

权利要求书

1.一种2D、3DN陶瓷基复合材料组件内外埋粉熔融渗硅工装，其特征在于：包括坩埚、2D零件石墨防护工装(13)、石墨柱(14)、石墨托片(15)、石墨内托(12)和复材变形控制工装(5)，以及第二环形石墨纸叠层、第三环形石墨纸叠层和(N-1)个第一环形石墨纸叠层；所述N≥3；

所述坩埚采用组合式石墨坩埚，由N个石墨坩埚层组成，各石墨坩埚层自下而上同轴依次叠放，由底部至顶部分别定义为第1,2,…,N坩埚层，其坩埚空腔形状与2D、3DN陶瓷基复合材料组件的形状相匹配，且坩埚空腔各个高度截圆内径均大于2D、3DN陶瓷基复合材料组件相应高度截圆外径；

所述2D零件石墨防护工装(13)设置于坩埚空腔的底部，包括石墨环壁，设置于石墨环壁内侧底部的石墨环板，以及石墨环壁和石墨环板底部对应设置且沿圆周均布的多个支腿组；所述石墨环板的内径大于石墨柱(14)外径、小于2D、3DN陶瓷基复合材料组件中2D零件b的外径；所述石墨环壁的高度高于2D零件b的高度；相邻支腿组之间的区域作为浆料过孔；所述2D零件b包括补强用角盒b₁和端面法兰b₂；

所述石墨柱(14)同轴设置于坩埚空腔内，其底端经所述石墨环板与坩埚内底面接触，直径小于2D、3DN陶瓷基复合材料组件中3DN喷管预制体a小端内径，其顶端设有十字槽；

所述石墨托片(15)设置于石墨柱(14)的下部侧面；所述石墨内托(12)为开有底部圆孔的变径圆环体，其外径小于3DN喷管预制体a内径，石墨内托(12)通过其底部圆孔套设于石墨柱(14)上，底部圆孔的直径等于石墨柱(14)外径，石墨内托(12)底部由石墨托片(15)支撑；

所述复材变形控制工装(5)为十字交叉板，其材料与2D、3DN陶瓷基复合材料组件的材料相同，其密度大于2D、3DN陶瓷基复合材料组件的材料密度，十字交叉板的中部嵌入所述十字槽内，其每个端部下表面均设有平槽；

所述第一环形石墨纸叠层为将多层石墨纸叠置，并通过透明胶带粘为一体的环形石墨纸叠层；(N-1)个第一环形石墨纸叠层分别铺设于坩埚内腔与3DN喷管预制体a外壁之间，用做填充料的分层挡板；每个第一环形石墨纸叠层的外径等于坩埚空腔相应高度截圆内径，其内径等于3DN喷管预制体a相应高度截圆外径；

所述第二环形石墨纸叠层外径等于坩埚空腔相应高度截圆内径，内径等于石墨托片外径；

所述第三环形石墨纸叠层用于垫入平槽内将3DN喷管预制体a顶端定位。

2.根据权利要求1所述的2D、3DN陶瓷基复合材料组件内外埋粉熔融渗硅工装，其特征在于：

每个坩埚层由2个坩埚单元组成，每个坩埚单元外型为二分之一环形，2个坩埚单元之间采用双头石墨螺栓和螺母连接紧固，层与层之间的2个坩埚单元连接面彼此正交。

3.根据权利要求2所述的2D、3DN陶瓷基复合材料组件内外埋粉熔融渗硅工装，其特征在于：

每个坩埚单元外壁上设有沉槽，每个坩埚层中两个坩埚单元外壁端部的沉槽侧壁上均设有螺栓过孔，双头石墨螺栓同时穿过两个螺栓过孔，并通过两个所述螺母将其两端分别紧固。

4.根据权利要求3所述的2D、3DN陶瓷基复合材料组件内外埋粉熔融渗硅工装，其特征在于：

所述石墨托片(15)的内侧插入石墨柱(14)，并通过其下部径向插入石墨柱(14)的石墨销钉支撑。

5.根据权利要求4所述的2D、3DN陶瓷基复合材料组件内外埋粉熔融渗硅工装，其特征在于：

坩埚各个高度截圆的内径与3DN喷管预制体a相应高度截圆外径之差为50～100mm；

所述石墨环壁由三部分组成，每部分为三分之一环形，组合后形成一个整环。

6.根据权利要求5所述的2D、3DN陶瓷基复合材料组件内外埋粉熔融渗硅工装，其特征在于：

所述石墨环壁与2D零件b的高度差为5～10mm；

所述石墨环板的内径比3DN喷管预制体a小端外径小1～3mm；

所述支腿组共有9个，在2D零件石墨防护工装底部形成9个浆料过孔，相邻支腿组之间的周向距离为80～120mm。