关键词： 第6代战斗机   自适应发动机   俄罗斯   二元推力矢量喷管   三涵道结构   3D打印   陶瓷基复合材料  

摘要： 为全面了解和掌握国外第6代战斗机发动机的研制历程和先进技术,基于有限资料综述了俄罗斯第6代战斗机发动机技术发展路线与关键技术的最新进展。俄罗斯第6代战斗机发动机的构型已经基本明确,关键技术也已基本明确并开始筹划。关键技术包括三涵道自适应循环、二元推力矢量喷管、陶瓷基复合材料(CMC)部件、3D打印等。

关键词： 连续碳纤维   碳化硅陶瓷   增韧机制   制备方法   加工工艺  

摘要： 连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是一类具有优异性能和广泛应用前景的新型材料。本文通过系统概述了连续碳纤维和碳化硅陶瓷基复合材料的基本概念和性质,以及增韧机制的介绍和讨论。对连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法进行了详细阐述,包括前驱体的选择和制备、成型及热处理过程介绍以及材料性能的测试与分析。随后,本文介绍了连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料产品的加工工艺,包括产品设计的原则和方法、硬质材料的精密加工技术以及加工中的质量控制与优化。在此基础上,论文进一步探讨了连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料产品的装配和接合问题,包括装配工艺设计与实施、连接和固定方法的选型与评估以及接合强度与耐久性的测试与分析。本文探讨了连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料产品的应用领域和发展趋势,包括产品的主要应用领域及其性能要求、现有技术瓶颈和解决方案的探讨,以及未来的研究方向和发展趋势。本文的研究成果对于连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的进一步研究和开发具有重要的指导意义。

关键词： 航空发动机   陶瓷基复合材料   热端部件   自愈合   抗氧化性能   高温水蒸气   玻璃相   高温稳定性  

摘要： 为满足高性能航空发动机在高温燃气环境下长时间使用要求,碳化硅基自愈合陶瓷基复合材料(SHCMC)正朝着抗高温水蒸气侵蚀的方向发展。本文首先从SHCMC的应用要求出发,阐述了SHCMC的结构设计原则;并以近年来SHCMC的氧化研究进展为出发点,详细综述了目前SHCMC所面临的挑战;在此基础上,从提高自愈合玻璃相高温水蒸气条件下稳定性出发,介绍了目前SHCMC的研究进展。一种在水蒸气条件下具有宽温区高效愈合能力的陶瓷基复合材料符合未来发展的趋势。

关键词： 氧化铝   料浆结合PIP   碳化硅纤维   陶瓷基复合材料  

摘要： 连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC)具有低密度、耐高温、低氙渗透率和优异的辐照稳定性的优点,在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。本文针对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料周期长、孔隙率较高及易氧化的问题,通过料浆预浸料工艺在基体中引入氧化铝陶瓷形成SiC/Al_(2)O_(3)-SiC复相基体复合材料,并对复合材料制备工艺过程、微观形貌及力学性能进行系统表征。分析结果表明,SiC/Al_(2)O_(3)-SiC复相基体复合材料制备周期较传统PIP工艺大幅度缩短,且复合材料孔隙率明显降低,从11.6%左右降低至6%,拉伸强度为316.5MPa,提升了12.3%,弯曲强度与SiC/SiC相当,但层间剪切强度较低,仅为16.3MPa,有待进一步提高。

关键词： 针刺C/C-ZrC-SiC复合材料   厚壁圆筒   复杂应力   失效   有限元模型  

摘要： 针对固体火箭发动机喷管扩张段以及其在服役过程中受到的复杂载荷工况,开展了轴向力和内压双向加载下针刺C/C-ZrC-SiC复合材料厚壁圆筒试验件的强度破坏测试试验,获得了试验件的破坏强度和失效应变;结合修正的最大应力损伤失效准则与多尺度建模方法,建立了针刺复合材料厚壁圆筒试验件的有限元(FE)模型;模拟了复杂载荷作用下试样内部的应力、应变以及损伤演化状态,模拟结果与试验结果一致性较好。分析结果对于改进固体火箭发动机针刺C/C-ZrC-SiC复合材料喷管扩张段结构设计有一定的参考价值。

关键词： 氧化铝连续纤维   氧化铝基体   陶瓷基复合材料   界面相   制备方法  

摘要： 连续氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料(Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料)具备高熔点、高强度、抗氧化等特点,提升了现有航空航天热端部件自身抗氧化性能,是高温有氧环境应用的理想候选材料。本文首先分析了Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料的组成部分——氧化铝纤维、氧化铝基体和常见界面相的种类及其作用。其次,总结了目前Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料所采用的制备工艺如浆料浸渍法、溶胶-凝胶法、前驱体浸渍-裂解法,并讨论了不同制备技术路线对氧化铝陶瓷基复合材料性能的影响、列举了部分国内外学者的工作现状及成果。最后,对于制备在中高温负载下达到较高强度和断裂韧度、能够实现长时间服役的Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料提出了可行的优化方案。

关键词： 陶瓷基复合材料   损伤模型   失效机理  

摘要： 随着科学技术的进步,复合材料在航空领域得到了广泛的发展。陶瓷基复合材料因其具有高比强度、高比模量、耐高温和耐腐蚀的特性被广泛应用于航空发动机的热端部件。然而,制备过程中产生的初始损伤和残余以及复杂的失效模式,给建立陶瓷基复合材料的损伤本构模型、研究陶瓷基复合材料的损伤失效机理带来了巨大的困难。本文对陶瓷基复合材料损伤失效机理的研究进展进行综述。首先,介绍了陶瓷基复合材料的发展历史细观建模研究现状;然后,综述了陶瓷基复合材料损伤失效机理的研究现状;最后,对陶瓷基复合材料损伤失效机理研究的发展趋势进行了展望。

关键词： 陶瓷基复合材料   细观模型   导热系数   弹性模量   数值仿真  

摘要： 为了准确有效地评估陶瓷基复合材料的热力性能,本文基于真实的CT扫描图像,充分考虑不同编织结构的铺层结构与内部孔隙,建立了平纹机织C/SiC复合材料、平纹机织SiC/SiC复合材料以及2.5D编织SiC/SiC复合材料的二维细观模型。在此基础上构建有限元模型,计算材料等效弹性模量与等效导热系数,并与实验结果进行对比,验证了模型的正确性和有效性。并分析微观结构对应力集中区域与热流集中区域分布的影响规律。研究发现:孔隙的几何形状和分布对宏观热力性能影响显著,且三种材料截面中的应力集中区和热流集中区均与纬纱和经纱交织前后的区域有关;SiC纤维增强的材料弹性模量及导热性能均大于C纤维增强的材料,与平纹机织结构相比2.5D编织结构材料在厚度方向的模量和热导率更大。

关键词： SiC/SiC   C/SiC   应变测量   单调拉伸   循环加-卸载   声发射  

摘要： 本文以2D SiC/SiC、2.5D C/SiC与SiC/SiC拉伸试样为研究对象,通过试验方法对比了数字图像相关(DIC)、引伸计、应变片三种应变测量方式的测量结果,得出更准确可靠的应变测量方法;通过对比单调拉伸与循环加-卸载两种载荷形式下的试验结果,结合声发射信号,分析了不同载荷形式对测试结果的影响;针对PIP制备工艺,研究了同一构型对C/SiC与SiC/SiC两种材料的适用性。

标准号: GB/T 42655-2023

摘要： 本文件规定了连续纤维增强陶瓷基复合材料高温压缩性能试验方法。
本文件适用于单向、双向和多向连续纤维增强陶瓷基复合材料沿一个主增强轴高温压缩性能的测定。本文件也适用于双向和多向连续纤维增强陶瓷基复合材料偏轴向高温压缩性能的测定。