关键词： 陶瓷基复合材料   层间剪切强度   双缺口剪切试验  

摘要： 碳纤维平纹编织物和穿透厚度的碳纤维Z-pins制作的预成型体,通过化学气相渗透工艺制备了Z-pins增强平纹编织C/SiC复合材料。采用双缺口剪切压缩试验测定了Z-pins增强平纹编织C/SiC复合材料的层间剪切强度,通过断口的电镜照片分析了层间剪切的破坏机理。研究了Z-pins个数对层间剪切强度的影响。结果表明:与未增强陶瓷基复合材料相比较,当Z-pins个数达到一定数量时,Z-pins插入能够提高层间剪切强度,层间剪切强度随Z-pins个数的增多而增加。Z-pins插入改变了陶瓷基复合材料的层间破坏机理,使层间织物与基体的脱离变为Z-pins的剪切破坏和层间织物与基体脱离的双重破坏机制。

关键词： 复合材料   应力-应变行为   二维编织   C/SiC   剪滞分析  

摘要： 将2D编织结构简化为0o/90o正交铺层结构,在单轴拉伸载荷作用下,通过含渐进损伤的简化剪滞理论,得到了正交铺层结构中各层的应力分布及90o层裂纹密度与施加应力之间的变化关系;基于随机的基体裂纹演化理论和随机的纤维损伤和最终失效理论,得到了正交铺层中0o层在拉伸载荷作用下的应力-应变关系,进而得到了0o层的切线拉伸模量与作用于0o层的拉伸应力之间的变化关系,将0o层的切线拉伸模量代入正交铺层结构的简化剪滞分析中,从而得到2D编织陶瓷基复合材料的拉伸应力-应变关系,理论模拟结果与试验结果吻合良好。

关键词： 无压熔渗法   NiAl   TiC   复合材料   金属间化合物  

摘要： 通过研究自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性能和渗透动力学,采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的显微组织进行分析,探讨复合材料熔渗过程中组织的演化形成、组织和性能的关系以及复合物强化机制等。结果表明金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织。Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生。Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间的增加而降低,且随预制件相对密度的增大而降低。

关键词： 陶瓷基复合材料   平纹编织C/SiC   开孔   拉伸行为   压缩行为   疲劳行为  

摘要： 通过拉伸、压缩和疲劳实验结合断口显微观察并与光滑试样进行对比,研究开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响。结果表明:开孔试样的拉伸行为和光滑试样一样表现为非线性,拉伸强度降低11.8%,拉伸破坏应变降低54.3%;开孔试样的压缩行为与光滑试样不同,低应力时表现为线性,应力增大到一定程度时由于裂纹闭合效应较为明显,开始表现出明显的非线性,压缩强度降低12.2%,压缩破坏应变降低54.9%;开孔试样的疲劳极限约为其极限拉伸强度的88%,与光滑试样相同;开孔试样在拉伸、压缩和疲劳载荷作用下都具有较小的应力集中系数,对开孔敏感性较小;开孔试样断口一般从孔中间穿过,破坏首先发生在试样孔边应力集中最严重的地方,断口方向与孔边初始缺陷有关。

关键词： 平纹编织   碳磁化硅   陶瓷基复合材料   模拟环境   疲劳行为  

摘要： 通过拉–拉疲劳试验并结合电镜扫描观察,对比研究平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料在1300℃惰性气氛环境和两种腐蚀气氛环境中的疲劳行为。结果表明:由于高温氧化腐蚀的作用,1300℃下腐蚀气氛环境中C/SiC陶瓷的抗疲劳性能明显比惰性气氛环境差,而且氧气和水分含量越高,陶瓷基复合材料在腐蚀气氛环境中的抗疲劳性能越差。疲劳载荷对氧化腐蚀起着推动作用,疲劳载荷越大裂纹宽度越大,不同的裂纹宽度对应着不同的氧化机制,从而产生不同的氧化形貌。腐蚀气氛环境中的氧气含量决定着C纤维的氧化速度。水分含量低时,于1300℃在涂层表面生成无定形态的SiO2对裂纹具有封填效果从而提高材料寿命;水分含量高时不仅促使SiO2大量析晶减弱其封填效果,而且其会与SiO2反应生成气态产物,大量消耗涂层,降低材料寿命。

关键词： 陶瓷基复合材料   增韧机理   研究进展  

摘要： 本文综述了陶瓷基复合材料的纤维增韧、晶须增韧、相变增韧、颗粒增韧、纳米复合陶瓷增韧、自增韧陶瓷增韧补强的方法、增韧效果及相关的增韧机理。最后,指出了陶瓷基复合材料增韧技术的研究现状和今后的发展方向。

关键词： 平纹编织C/SiC   陶瓷基复合材料   开孔试样   疲劳行为  

摘要： 通过室温等幅单向拉一拉疲劳试验并结合超声C和电镜扫描，研究平纹编织C／SiC陶瓷基复合材料开孔试样的疲劳行为。结果表明：开孔试样疲劳极限约为极限拉伸强度的85％-90％，与光滑试样相当；其具有较小的疲劳缺口系数，对开孔敏感性小；疲劳峰值应力稍低于疲劳极限时损伤不明显。超过疲劳极限时疲劳寿命下降很快；疲劳断口从开孔中间穿过，断口形貌及破坏机理与光滑试样相同。

关键词： 二维   陶瓷基复合材料   纤维束波动   强度分析模型  

摘要： 对二维编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变行为进行了试验研究和理论模拟.将二维编织结构简化为:正交铺层结构和纤维束波动结构.基于基体随机开裂、纤维随机断裂分布理论,得到正交铺层结构的应力-应变关系;基于体积平均方法,将纤维束波动部分进行分割,引入强度分析模型,得到纤维束波动部分的应力-应变关系.结合正交铺层部分和纤维束波动部分的应力-应变关系,得到二维编织结构的应力-应变行为,理论与试验吻合较好.

关键词： 陶瓷基复合材料   航空发动机   涡轮叶片   燃烧室  

摘要： 介绍了适应未来先进航空发动机需求的陶瓷基复合材料在国外航空发动机热端部件上的应用现状,并展望了陶瓷基复合材料在国内航空发动机热端部件上的应用前景。

关键词： 陶瓷基复合材料   应变能释放率   双悬臂梁   Z-pin  

摘要： 碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预成型体,通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料层压板。通过双悬臂梁试验研究Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料层压板的层间I型应变能释放率和增强机理。研究Z-pin面积密度对层间I型应变能释放率的影响。结果表明:Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料层压板主要增强机理表现为层间裂纹扩展受阻,Z-pin与层压板界面解离,Z-pin桥联裂纹和Z-pin拔出;增大Z-pin面积密度,层间I型应变能释放率增大。