Cf∕SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究

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1、第37卷第2期2011年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSl0NV01．37．№．2Apr．2叭lC／SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究王平，张权明，李良(西安航天发动机厂。陕西西安710100)摘要：为满足高性能、轻质化的设计要求，开展了Cf／SiC基复合材料一金属连接工艺试验件的试验工作，阐述了cf／sic陶瓷基复合材料喷管车削加工难点和解决方案。理论分析和试验验证表明，通过选择合理的机械加工方法、人造金刚石聚晶车刀及冷却润滑方法，采用合适的切削用量和刀具几何参数，能够实现陶瓷基复合材料喷管连接部位的车削加工，保证c

2、，／siC陶瓷基复合材料喷管连接部位的表面质量和尺寸精度及形状精度。关键词：陶瓷基复合材料；加工的难点；车削加工工艺中图分类号：V257—33文献标识码：A文章编号：1672—9374(2011)02—0067—04ResearchontllmingtechnologyofCF／SiCceramicmatrixcompositesWANGPing，ZHANGQuan-ming，LI“ang(Xi’anSpaceEngineFactory，Xi’an710100，China)Abs劬lct：Thetecllnolog)rofCI／SiCcer锄i

3、cmatrixcompositesjoinedupwithmetalwerere—searched柚dtestedtomeetthedesi印requirementsofhi曲pe怕肌anceandli曲twei曲t．SeVeralmachiningmethodswerecompared．Thetumingqualit)，wasimproved．Thedi伍cultiesandsolutionsforC／SiCnozzletumingarediscussed．The印propriatetumingparametersandanglesoftum

4、ing—toolareproposed．Theoreticanalysisandtestingresultsindicatethatthereasonablemachiningmethod，modifiedsyntheticpolycrystalline(PCD)diamondtuming—t001，appmpriatecoolingandlubricationmethod，accuratetumingparametersandtuming—toolgeometricparameters，perfbcttumingofceram—icma仃iX

5、compositesnozzlejointcansatis母therequirementsofsurfacequali够，andthedimensionalandsh印eaccuracyofC／SiCnozzlejointcanbeachieved．Ke)，砌)rds：ceramicmatrixcomposite；machiningdi硒culty；tumingtechnology0引言碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(c／sic)具有耐高温、抗氧化、密度低、耐腐蚀、抗热震及抗烧蚀性等优异的性能，用c，／sic陶瓷基复合材料替代金属材料能够提高液

6、体火箭发动机身部温度，降低发动机结构质量。国外已用于液体火箭收稿日期：2010—08—06；修回日期：2010一09—30基金项目：国家航天技术支撑项目作者简介：王平(1964一)，男，工程师，研究领域为火箭发动机推力室、阀门等自动器的机械加工、装配工艺火箭推进2011年4月大发动机喷管延伸段和姿轨控发动机身部，法国sEP研制的c忙、c月tc和sic8·c复合材料在5N、”N、200N、6000N等多种推力室上进行了成功的点火试验，并在小型卫星和航天飞行器上得到应用，逐渐取代Nb、Mo、Hf等高温合金。其优点在于：1)质量轻，比金属喷管质量减轻

7、50％以上；21使用温度提高，达1800℃，且无需冷却；3)烧蚀率小，可重复使用。欧洲阿里安第三级渣氢液氧推力室喷管是sEP公司制造。美国道康宁公司研制的3Dc腕c复合材料已在姿控轨控发动机推力室和航天飞机防热瓦等部件上得到应用。日本试验空间飞机HOPE—x的第二代热结构材料使用了碳纤维增强sic作为前部外板、上部及下部面板等；为满足高性能、轻质化的设计要求．国内液体火箭发动机已开始c芦·c陶瓷基复台材料制造喷管的应用研究。在液体火箭发动机推力室应用中需要身部与金属材料进行连接．为适应连接部位尺寸、表面质量的要求，需要对c书，c陶瓷基复合材料喷

8、管连接部位进行机械加T。复合材料推力室的应用很大程度上取决于连接技术的发展，归结起来是复合材料和金属材料的连接，连接部位的表面加工质量关系到能否满足性