关键词： 孔洞   陶瓷基复合材料   倾斜内锁型三维机织   单胞模型  

摘要： 利用平均化方法提出了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能分析的三维细观力学模型,对材料的弹性性能进行了预测。这个力学模型考虑了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料经向纤维束的弯曲和纬向纤维束的平直,纤维束的横截面形状尺寸和相邻纤维束之间的孔洞以及材料制造过程中碳纤维性能下降对弹性性能的影响。基于层合板理论,提出两种单胞应变状态假设分别对材料的九个弹性常数进行了推导计算,结果表明两种方法理论的预测值非常接近。计算结果与实验值比较吻合,表明所提出的细观力学模型是合理的,可以为纺织陶瓷基复合材料的优化设计提供有价值的参考。

关键词： 金属间化合物   陶瓷   复合材料   发展现状  

摘要： 金属间化合物/陶瓷基复合材料是近年内发展起来的一种新型复合材料,其发展与金属间化合物和高技术陶瓷的发展密切相关。利用金属间化合物的性能介于金属和陶瓷之间的特点,制备金属间化合物/陶瓷基复合材料,能使金属和陶瓷各自的缺点通过彼此的优点所弥补。该文简要介绍了Ni-Al/Al2O3、Fe-Al/Al2O3、Ni-Al/TiC、FeAl/TiC、FeAl/WC和Ni3-Al/WC等复合材料的发展现状以及金属间化合物/陶瓷基复合材料未来的发展趋势。

关键词： 碳纳米管   陶瓷基复合材料  

摘要： 碳纳米管因其独特的结构而具有许多独特的性能,除了在半导体器件、储氢、传感器、吸附材料、电池电极、催化剂载体等领域具有非常广阔和诱人的应用前景外,碳纳米管在制备结构、功能以及结构/功能一体化复合材料方面也将大有作为。本研究对国内外碳纳米管增强陶瓷基复合材料的研究状况进行了综合分析,指出了存在的问题及以后的发展方向。

关键词： 连续纤维   陶瓷基复合材料   界面  

摘要： 在陶瓷基复合材料中引入高强陶瓷纤维的目的是为了增强陶瓷的断裂韧性,纤维与基体的界面是决定CMC韧性的关键因素。国内外许多专家和机构研究重点主要集中于连续纤维增强陶瓷基复合材料的界面,包括纤维与基体的化学相容性和热物理相容性,以及用TEM、HRTEM、SADP、AEM、声学显微法、EDX等微观测试手段研究不同体系的界面形成机理。本文对上述界面研究概况进行了综述,并简述了界面设计原则和近年来计算机技术在界面研究中的应用情况。指出,连续纤维增强陶瓷基复合材料界面研究将一直是复合陶瓷基复合材料界研究的重点和难点。

关键词： 纺织陶瓷基复合材料   力学性能   力学模型   数值仿真  

摘要： 纺织陶瓷基复合材料在航空航天器的热端部件有着广阔的应用前景。对近年来关于纺织陶瓷基复合材料力学性能的研究方法和内容进行了综述,归纳出3类主要研究方法:试验研究、力学模型研究、数值仿真研究。试验研究集中于测试各种参数对其力学性能指标的影响并探索其损伤破坏规律。力学模型研究主要有连续损伤力学和细观力学两种方法。数值仿真研究是基于材料的线弹性力学,利用有限元分析法对其力学性能进行数值仿真。提出了当前研究存在的问题和今后研究的发展方向。

关键词： Z—pin   陶瓷基复合材料   拉伸试验   双切口压缩试验   层间剪切强度  

摘要： 研究了Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸和层间剪切性能。炭纤维平纹编织物和炭纤维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。通过单轴拉伸试验及加-卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏规律。采用双切口压缩试验测试材料的层间剪切强度。结果表明,Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变曲线具有非线性特性;Z-pin嵌入降低了平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸强度,显著提高了陶瓷基复合材料层间剪切强度,使原来单纯层间基体与织物表面的脱离转变为Z-pin的剪切破坏和层间基体与织物的脱离双重破坏机理。

关键词： 陶瓷基复合材料   三维机织   损伤演化模型   临界应变  

摘要： 采用IOSIPESCU纯剪切试件,考虑纤维的编织结构和失效机理,研究了三维机织碳／碳化硅(C／SiC)复合材料在面内剪切载荷作用下的力学性能和损伤过程．材料具有明显的非线性应力-应变行为和残余变形等特性．材料主要的损伤机制为基体微裂纹开裂,界面脱粘和纤维断裂,其中界面裂纹是材料应力-应变等力学行为的主要影响因素．基于连续介质损伤力学分析方法,提出了简单的损伤演化模型并对损伤演化过程进行了描述．

关键词： 有机硅树脂   非连续增强陶瓷基复合材料   陶瓷连接  

摘要： 以聚硅氧烷类有机硅树脂YR3370(GE toshiba silicones)裂解生成的无定形SixOyCz陶瓷为基质,以0.8μm SiC颗粒为非连续增强介质,制备了一种SiC/SixOyCz非连续增强陶瓷基复合材料。含SiC颗粒50%的素坯在99.99%N2气流中于1100-1300℃下保温1 h,所制备的陶瓷基复合材料密度可达2.27 g/cm3,维氏硬度可达741 kg/mm2。通过结构模拟和强度计算分析了SiC/SixOyCz陶瓷基复合材料的力学性能,其结构特点是连续的无定形SixOyCz陶瓷基质包围着分散的作为非连续增强介质的SiC颗粒,基质与增强介质之间具有合理的热匹配,并且可以改善单一陶瓷材料的脆性。

关键词： 陶瓷基复合材料   界面   原位模量   饱和裂纹  

摘要： 提出了一种将细观分析和宏观实验相结合的方法以测量纤维陶瓷基复合材料组分“原位”弹性模量,即利用混合率和Evans等导出的加载后卸载-再加载应力-应变曲线迟滞回环和组分材料力学性能之间的关系,反解出纤维的原位模量。将此方法成功地应用于C/SiC复合材料,初步结果表明此方法是行之有效的,还表明C/SiC复合材料中纤维的原位弹性模量有明显下降。

关键词： 陶瓷基复合材料   SHPB系统   Weibull分布   动态本构方程   致密度   损伤变量  

摘要： 纤维增强陶瓷基复合材料C/SiC保留了陶瓷材料的耐高温、低密度、高比强度、抗氧化、抗腐蚀等优点，同时通过纤维的补强增韧，克服了陶瓷材料脆性大的缺点，可望用于航空发动机的燃烧室、整体涡轮、导向叶片、尾喷管，以及火箭发动机的燃烧室和喷管，大幅度提高推重比，具有广阔的应用前景。 利用万能电子实验机和我校自行研制的SHPB(Split Hopkinson Press Bar)系统对两种致密度2D-C/SiC复合材料和准三维针刺C/SiC复合材料进行了室温条件下的静态和动态压缩力学性能研究，分析了其应变率效应和动态破坏强度的Weibull分布，并利用体视显微镜和SEM对破坏后断口进行了观察，分析了其破坏机理。实验结果表明，两种致密度2D-C/SiC复合材料和准三维针刺C/SiC复合材料都存在一定的应变率效应，即随着应变的增加，破坏强度增加，失效应变减小，但表现出的率敏感性不强。低、高致密度2D-C/SiC复合材料和三维针刺C/SiC复合材料在动态加载条件下，破坏强度均基本服从Weibull分布，其Weibull模数分别为：8.36、5.27和8.19。实验后断口观察发现，较高致密度2D-C/SiC复合材料试样的剪切损伤角较大，且动态加载条件下大于静态；准三维针刺C/SiC复合材料静态加载条件下呈剪切破坏和分层破坏，而在动态加载条件下呈劈裂破坏。SEM观察发现在动态加载条件下，试样中碳纤维的破碎程度加剧。 在2D-C/SiC复合材料实验数据的基础上提出了一个含有宏观损伤变量的动态本构模型，与实验结果吻合较好。 本文还对两种致密度2D-C/SiC复合材料进行了200℃、400℃和600℃高温动态压缩性能实验研究，分析了其破坏强度随应变率和温度的变化规律。实验结果表明，两种致密度2D-C/SiC复合材料试样的破坏强度在不同温度下都随应变率的增加而增加；相同应变率下，高致密度试样破坏强度随着温度的升高而呈下降趋势，低致密度试样破坏强度在静态加载条件下，其破坏强度随温度的升高而下降，而动态加载条件下，破坏强度随温度的升高而增加。