[发明专利]一种改进的二维陶瓷基复合材料Z-pin方法

摘要

提供一种改进的二维陶瓷基复合材料Z-pin方法，包括以下步骤：（1）制备二维碳纤维平纹编织预制体；（2）采用拉挤成型工艺制备碳纤维Z-pin构件；（3）在二维碳纤维平纹编织预制体上按照一定分布规律配钻斜置孔洞；（4）将碳纤维Z-pin构件斜置嵌入二维碳纤维平纹编织预制体的斜置孔洞中；（5）用CVI工艺沉积带碳纤维Z-pin构件的二维碳纤维平纹编织预制体，使其致密化，获得二维陶瓷基复合材料板；（6）对碳纤维Z-pin构件部位进行加工修整。本发明通过将碳纤维Z-pin构件按照一定规律分布斜置植入从而使其连接剪切受载转化成挤压受载与剪切受载的组合，更有效增强二维陶瓷基复合材料Z向强度，抑制分层破坏。

主权项

一种改进的二维陶瓷基复合材料Z‑pin方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备二维碳纤维平纹编织预制体；（2）采用拉挤成型工艺制备碳纤维Z‑pin构件，经升温模具固化、裁剪加工，得到设计长度和直径的碳纤维Z‑pin构件；（3）在二维碳纤维平纹编织预制体上配钻斜置孔洞，斜置孔洞在二维碳纤维平纹编织预制体上的分布规律如下：定义斜置孔洞轴向与二维碳纤维平纹编织预制体法向的夹角为斜置角θ，以二维碳纤维平纹编织预制体下表面中心为坐标系原点O，下表面为XOY平面，由XOY平面竖直向上为+Z轴，第1‑4卦限中各有N个平行的斜置孔洞，每个卦限中相邻的斜置孔洞在XOY平面上的中心之间的距离相等，该距离与离原点O最近的第一个斜置孔洞在XOY平面上的中心与原点O之间的距离相等，第一卦限和第三卦限中的N个平行的斜置孔洞的方向余弦为（cosα，cosβ，cosθ），第二卦限和第四卦限中的N个平行的斜置孔洞的方向余弦为（cosα，‑cosβ，cosθ），其中cos2α+cos2β+cos2θ=1，θ=[15°,45°]；（4）将碳纤维Z‑pin构件斜置嵌入二维碳纤维平纹编织预制体的斜置孔洞中；（5）采用CVI工艺沉积带碳纤维Z‑pin构件的二维碳纤维平纹编织预制体，使其致密化，获得二维陶瓷基复合材料板；（6）对碳纤维Z‑pin构件部位进行加工和修整：除去碳纤维Z‑pin构件多余部分，使碳纤维Z‑pin构件与二维陶瓷基复合材料板外表面平齐；然后采用CVI工艺在二维陶瓷基复合材料板外表面制备SiC涂层，对碳纤维Z‑pin构件部位进行覆盖和保护。