关键词： 硅树脂   先驱体转化   先驱体溶液浓度   陶瓷基复合材料  

摘要： 以三维碳纤维编织物和硅树脂(SR249)为原料,采用先驱体转化法(PIP)制备了3D-C_f/Si-O-C材料,考察了首周期先驱体溶液浓度对其力学性能的影响。结果表明:首周期浸渍先驱体溶液的浓度不同会导致3D-C_f/Si-O-C复合材料中气孔大小及分布的不同而对力学性能产生较大影响,随首周期先驱体溶液浓度的增大,3D-C_f/Si-O-C复合材料力学性能先降低后提高。首周期采用SR249/xylene体积比为0.5∶1先驱体溶液制备的3D-C_f/Si-O-C复合材料力学性能和气孔率都处于极小值,其弯曲强度为247 MPa,断裂韧性为9.6 MPa·m^(1/2),气孔率为10.8%。

关键词： 碳纤维   陶瓷基复合材料   自愈合   抗氧化  

摘要： 模拟生物自愈合的机理与过程制备出具有自愈合能力的碳纤维增强陶瓷基复合材料,是提高其高温抗氧化性的重要途径。本文在总结近年国内外研究的成果的基础上,简要介绍了自愈合机理,总结了影响愈合能力的主要因素,重点阐述了三种类型的自愈合单元的成分与性能,并对未来自愈合碳纤维增强陶瓷基复合材料的发展趋势进行展望,指出未来自愈合复合材料的发展方向主要是新型全温区自愈合单元的研制和多种自愈合单元的复合应用实现全方位防御体系来进一步提高使用温度。

关键词： 固体力学   动态本构模型SHPB系统   陶瓷基复合材料   损伤变量  

摘要： 分别在电子万能实验机和SHPB（split Hopkinson press bar）实验装置上对2D-C／SiC复合材料进行了静态、动态实验。探讨了该材料在10^-4～2．8×10^3s^-1的应变率范围内的层向压缩力学性能。实验结果表明．在动态加载条件下。2D-C／SiC复合材料的应力应变呈非线性关系。随着应变率的提高，破坏强度提高、失效应变减小。弹性模量增加。弹性模量与对数应变率基本呈线性关系。提出了一个含有与应变率相关的损伤变量的动态本构方程，该方程与实验结果吻合较好。

关键词： 碳化硅陶瓷基复合材料   平纹机织   多元多层   能量法   多尺度分析   数值预测  

摘要： 针对平纹机织多元多层碳化硅陶瓷基复合材料,按照"从底向上"的顺序考虑了纤维丝/界面/基体尺度以及纤维束/基体/涂层尺度下的微结构有限元模型。采用能量法依次进行了两个尺度上的等效性能计算,首先在纤维丝/界面/基体的尺度上计算了纤维束的等效弹性参数,然后将这些参数代入到纤维束/基体/涂层尺度微结构模型中,计算得到复合材料的整体弹性常数。数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了所提计算方法以及模型的有效性。

关键词： 碳纳米管   ZrB2陶瓷基复合材料   微观组织   力学性能  

摘要： 研究了用热压烧结方法制备的不同碳纳米管(CNTs)含量的ZrB_2-SiC-xwt%CNTs(x=0、1.0、2.5、4.0)复合材料的工艺条件、力学性能和微观结构.用TEM观察了试样的微观结构,用SEM观察了试样断口形貌和裂纹扩展情况,并对其强韧化机制进行了分析.研究表明,碳纳米管主要分布沉积在ZrB_2颗粒内部,形成内晶型结构,在CNTs含量为2.5%时,相对密度、维氏硬度和弯曲强度分别为99.6%、21.7GPa和542MPa,断裂韧性达到6.10MPa·m^(1/2).碳纳米管加入后材料致密性提高、晶粒细化,所形成的内晶型结构是材料强度和韧性得以提高的原因.

关键词： 金属间化合物   陶瓷基复合材料   无压熔渗法   稀土掺杂   自蔓延高温反应   组织性能  

摘要： 本文分别阐述了金属间化合物和陶瓷基复合材料的研究进展，金属间化合物陶瓷基复合材料所具有的优越性能和潜在的发展应用前景以及稀土在制备金属间化合物中的应用，全面介绍了金属间化合物陶瓷基复合材料的制备方法、组织结构和机械性能等方面的国内外研究进展。本文作者采用金属间化合物Ni3Al 熔体无压渗透TiC-Ni3Al 预制件制备Ni3Al/TiC 复合材料。无压熔渗法被认为是一种制备金属间化合物陶瓷基复合材料的即经济又有效的方法。\n 本文中研究了稀土对采用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。并对复合材料做了室温强度、维氏硬度、断裂韧性、杨氏模量的进行了测试分析。采用了SEM、EDS、XRD 和金相显微镜等测试分析手段，对复合材料的组织结构和断裂方式进行观察分析，探讨了复合材料熔渗过程中组织的演化形成、组织和性能的关系和复合材料强化机制等。\n 研究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，并形成致密无缺陷的组织。稀土能够大大缩短熔渗时间，Ni3Al 与预制件TiC-Ni3Al 在熔渗过程中保持各自的化学稳定性，XRD 分析结果表明Ni3Al/TiC 复合材料中除了Ni3Al 和TiC两相，只存在少量的α-Al2O3 相，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。复合材料Ni3Al/TiC 三点弯曲强度高达1498MPa，低强度值区比Pulcknett 测得的高148 Mpa，强度可靠性比较理想。Ni3Al/TiC 复合材料的维氏硬度和洛氏硬度随TiC 体积分数的增加而增加，当稀土含量为0.6％时，洛氏硬度最高可达56.67HRC，维氏硬度最高可达652.6（Hv0.1）；断裂韧性随TiC 体积分数的增加而降低，断裂韧性最高达10.92MPa·m1/2。

关键词： 陶瓷基复合材料   连接   Z-pins   能量释放率  

摘要： 对典型Z-pins增强陶瓷基复合材料单搭接接头的裂纹尖端能量释放率进行了数值模拟,重点研究Z-pins在不同直径和间距下裂纹尖端能量释放率随裂纹扩展的变化规律。研究发现能够形成桥联的Z-pins具有一定抑制开裂的能力,形成桥联后,Z-pins的直径对于裂纹尖端能量释放率的影响较大,而Z-pins的间距对于裂纹尖端能量释放率也有影响,但当间距小到某一限度时,再减小间距裂纹尖端能量释放率基本保持不变。

关键词： Z-pin   陶瓷基复合材料   拉伸性能   损伤  

摘要： 研究Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸性能及损伤。碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预制体,通过化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料。采用单轴拉伸试验及加—卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏机理。结果表明,Z-pin嵌入引起的面内纤维断裂、损伤以及弯曲变形,降低了平纹编织陶瓷基复合材料的抗拉强度;Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料抗拉应力应变曲线具有非线性特性;卸载再加载过程中损伤基本没有增加,残余应变与卸载应力成二次关系,卸载模量与卸载应力成Boltzmann关系。

关键词： 陶瓷基复合材料   剪滞模型   基体开裂   界面脱粘   纤维失效   应力-应变曲线  

摘要： 采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料的单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用Budiansky-Hutchinson-Evans(BHE)剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场,结合临界基体应变能准则、应变能释放率准则以及Curtin统计模型三种单一失效模型分别描述陶瓷基复合材料基体开裂、界面脱粘以及纤维失效三种损伤机制,确定了基体裂纹间隔、界面脱粘长度和纤维失效体积分数。将剪滞模型与3种单一失效模型相结合,对各个损伤阶段的应力-应变曲线进行模拟,建立了准确的复合材料强韧性预测模型,并讨论了界面参数和纤维韦布尔模量对复合材料损伤以及应力-应变曲线的影响。与室温下陶瓷基复合材料单轴拉伸试验数据进行了对比,各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好。

关键词： 院士   访谈   熔模铸造   陶瓷基复合材料  

摘要： 2008年5月9日，本刊编辑部主任李华文专访了中国航空航天材料专家、西北工业大学教授张立同院士。在访谈中，张立同院士回顾了她在早年从事的熔模铸造工艺研究，向读者介绍了中国第一个无余量叶片研制的背景和过程；叙述了自己在陶瓷基复合材料研究方面的经历，介绍了该方面研究在国内外的进展，以及中国在该研究领域所处的地位。张立同院士强调，应该加大复合材料在航空发动机上的验证考核力度，加强材料研制人员与发动机设计人员的互动。