[发明专利]气相渗透固结法

说明书

本发明涉及一种固结方法，包括以下步骤：将纤维预制件放置在成型工具的成型凹部中；向所述成型工具供应气相以在所述纤维预制件中获得沉积物；所述用于纤维预制件气相化学渗透的成型工具包括第一部分，所述第一部分的一个表面具有被第一边缘区域包围的第一成型区域；以及第二部分，所述第二部分的一个表面具有被第二边缘区域包围的第二成型区域，当所述第一边缘区域与所述第二边缘区域接触时，所述第一成型区域和所述第二成型区域限定具有给定形状的成型凹部，用于接收所述纤维预制件，其特征在于，至少一个气体注入口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，气体出口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，所述气体注入口和所述气体出口使所述成型凹部与所述成型工具的外部流体连通，而且所述第一部分和第二部分的外表面是不透气的。

技术领域

本发明涉及复合材料部件的生产，更具体地，涉及通过气相化学渗透预制件来形成复合材料部件增强件的固结和/或致密化方法。

背景技术

本发明的一个应用领域是生产热结构复合材料的复合材料部件，即具有使其能够构成结构部件的机械性能和在高温下保持这些性能的能力的复合材料。热结构复合材料的典型示例是具有由热解碳基质致密的碳纤维增强织构的碳/碳(C/C)复合材料和具有由陶瓷基质致密的耐火纤维(碳或陶瓷)增强织构的陶瓷基质复合材料(CMC)。

为生产C/C或CMC复合材料部件，一种众所周知的纤维预制件固结或致密化工艺是气相化学渗透(CVI)。将待固结或致密的纤维预制件放置在多孔成型工具中，工具本身放置在反应器或烘箱中，在那里加热。将含有构成基质的材料的一种或多种气体前体的反应性气体引入反应器。调节反应器中的温度和压力，以允许反应性气体通过成型器的穿孔在预制件的孔隙内扩散，并通过反应性气体的一种或多种组分的分解或通过形成基质前体的几种组分之间的反应形成构成基质的材料沉积物。通过这种方法，可以进一步将中间相材料与基质一起沉积。

然而，在某些情况下，这种固结或致密化技术会导致在纤维预制件的厚度方向上出现基质梯度沉积以及预制件表面上出现局部过厚或“突起”。事实上，在根据现有技术的成型器的穿孔位置处，织构没有被保持并且具有延伸到自由空间中的趋势。部件的表面状况因此受到不利影响。

此外，成型器通常被引入到比成型器本身大得多的致密化炉的反应室中，因此引入的气相的一部分可以通过致密化炉腔室而不通过成型器，因此对预制件的致密化没有贡献。结果是用户的经济损失，这种类型的方法需要更多的反应相注入。

此外，当反应性气相在与成型器中存在的预制件接触之前发生反应时，致密化炉的腔室和成型器的外表面也会发生不希望的沉积。从长远来看，这些沉积物会导致结垢并因此导致致密化炉和成型器的不希望的过早老化，从而导致引入清洁操作或缩短其可能的使用时间。

仍然存在对允许预制件成型并且与上述缺点无关的气相化学渗透成型方法的工业需求。

发明内容

本发明通过提出一种包括以下步骤的固结方法来响应这种需求：

-将纤维预制件放置在成型工具的成型凹部中；

-向成型工具供应气相以在纤维预制件中获得沉积物，

所述用于纤维预制件气相化学渗透的成型工具包括第一部分，所述第一部分的一个表面具有被第一边缘区域包围的第一成型区域；以及第二部分，所述第二部分的一个表面具有被第二边缘区域包围的第二成型区域，当所述第一边缘区域与所述第二边缘区域接触时，所述第一成型区域和所述第二成型区域限定具有给定形状的成型凹部，用于接收所述纤维预制件，其特征在于，至少一个气体注入口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，气体出口至少部分地存在于所述第一边或第二边缘区域中，所述气体注入口和所述气体出口使所述成型凹部与所述成型工具的外部流体连通；其特征还在于，所述第一部分和第二部分的外表面是不透气的。