关键词： 陶瓷基复合材料   增韧方法   增韧机理  

摘要： 增韧补强对于脆性陶瓷材料来说是一个永恒的课题,材料科学工作者对此开展了富有成效的研究,并取得了巨大的成功。本文综述了陶瓷基复合材料的相变增韧、纤维增韧、颗粒增韧、自增韧补强的方法、增韧效果及相关的增韧机理。

关键词： 陶瓷基复合材料   金属基复合材料   发展概况   航空航天工业   连续纤维增强   研究和应用   耐高温材料   涡轮发动机   制造工艺   材料价格  

摘要： 金属基复合材料主要是随航空航天工业上高强度、低密度的要求而出现的，被广泛研究和应用的金属基复合材料是以Al、Mg等轻金属为基体的复合材料。由于连续纤维增强复合材料价格昂贵和生产制造工艺复杂，70年代该材料的研究有所滑坡。随着涡轮发动机中高温部件对于耐高温材料的不断需求，又触发了对金属基复合材料特别是钛基材料研究的复苏。

关键词： 陶瓷   航空发动机   陶瓷基复合材料   应用   发展趋势  

摘要： 论述了陶瓷材料在航空领域中的应用,介绍了国内外陶瓷材料的发展现状和趋势。

关键词： 陶瓷基复合材料   多孔材料   材料性能  

摘要： 本文利用MoSi2高温蠕变的特性作为高温粘结剂，添加到TiC陶瓷粉末中，制各出有较低热膨胀系数的MoSi2-TiC陶瓷基复合材料；通过添加少量铝金属粉末，使Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料的力学性能明显提高；在此基础上，采用碳酸氢铵为造孔剂制备出多孔Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料；探讨了组成，性能和结构的关系，以及添加碳纤维(沥青基和聚丙烯腈基)对复合材料性能的影响。采用分析天平、差热仪(DTA)、热膨胀仪(TED)、压力机、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等仪器，测试了陶瓷基复合材料的容重、孔隙率、晶相、热膨胀系数、力学性能和显微结构形貌。\n 结果表明：MoSi2明显降低TiC陶瓷基复合材料的烧结温度，复合材料的相对密度、抗折强度和抗压强度分别为76～84.7％、10～55MPa、20～52MPa；当TiC为65wt％时有最大值，分别为84.7％、55MPa和52MPa；热膨胀系数为4.64～5.81×10-6K-1，在TiC为60wt％时，有最低的热膨胀系数4.64×10-6K-1。\n XRD衍射分析表明，烧结过程中TiC与MoSi2及C粉发生化学反应，MoSi2-TiC复合材料中除TiC外，还有Mo2C、Ti0.98Mo0.02C、Ti3SiC2和Mo5Si3新晶相产生。Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料的相对密度、抗折强度和抗压强度分别为86～92.7％、50～90MPa、50～180MPa。当Al为3.5wt％时有最大值，分别为92.7％、90MPa和180MPa；热膨胀系数在6.3～7.8×10-6K-1之间。在Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料中添加碳纤维(沥青基和聚丙烯腈基)后，材料的力学性能明显降低；碳纤维与基体颗粒之间不润湿，没有形成化学键合是其力学性能降低的主要原因。多孔Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料的孔隙率随造孔剂含量增多而增大，并呈线性关系，孔隙率在34～70vol％；抗折强度、抗压强度和热膨胀系数随孔隙率的增大而线性减小；多孔Cfiber-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料的孔隙率在33％～69％；抗折和抗压强度较低；提高坯料成型压力利于提高陶瓷基复合材料的力学性能，但导致多孔复合材料的性能降低。MTAN30多孔陶瓷基复合材料对无水乙醇和椴木干馏的高分子木焦油有明显的催化作用；使无水乙醇可以转化为乙烯，25.16wt％木焦油转化为有机气体，气体的转化率提高了1.

关键词： 自愈合   碳化硅陶瓷基复合材料   应用   多元多层微结构  

摘要： 为了满足高推重比航空发动机长时热力氧化环境的使用需求,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料正朝自愈合方向发展。本文介绍自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的微结构与性能,自愈合与强韧化机理,制造方法和工艺特点及其在航空发动机热端部件的应用情况,表明多元多层微结构形成了“层层设防,就地消灭”的氧化防御体系,是复合材料实现自愈合与强韧化的关键。自愈合碳化硅陶瓷基复合材料能够满足发动机高温服役环境要求,显著降低发动机的结构重量,从而有效提高发动机的推重比。

关键词： 陶瓷基复合材料   低膨胀高温合金   活性钎焊   润湿性   残余应力  

摘要： 本文对在航空、航天等领域有广阔应用前景的陶瓷基复合材料C<,f>／SiC与低膨胀高温合金GH2907的高温钎焊进行了系统的研究。首先分析了C<,f>／SiC与低膨胀高温合金连接中存在的关键科学和技术问题，选择了高温活性钎焊的连接方法，其中，针对高温钎料的成分、钎料中括性元素的选择以及钎料对C<,f>／SiC复合材料润湿性的影响进行了系统研究；借助有限元计算，模拟和分析了C<,f>／SiC和GH2907高温钎焊后接头的残余应力，提出了采用合金过渡层和梯度分步高温钎焊连接的新工艺；并采用研究得到的高温钎料成分和工艺，钎焊制备出C<,f>／SiC－GH2907实际部件，为国防工程急需的C<,f>／SiC陶瓷基复合材料和高温合金的连接提供了理论和实验依据。 \n 采用热力学计算，分析了Ni基高温钎料中的元素Cr可以作为在C<,f>／SiC上反应润湿的活性元素。通过实验分别研究了Ni基钎料在高纯石墨(C)、SiC和C<,f>／SiC陶瓷基复合材料上的润湿性，结果表明，Ni基钎料中的元素Cr是反应润湿的活性元素，且其含量增多润湿角减小。由于残余热应力较大，Ni基高温钎料与C和SiC陶瓷的润湿界面都存在微裂纹，而Ni基钎料与韧性较好的C<,f>／SiC复合材料的润湿界面没有出现微裂纹。\n 试验结果证明，常用的Ni-Cr-B-Si系Ni基钎料中的元素硼(B)降低了活性元素Cr的活性，因而在相同条件下Ni-Cr-Si系的Ni基钎料在C<,f>／SiC上的润湿效果比Ni-Cr-B-Si系的Ni基钎料好。在1200℃×10min的真空条件下，Ni-Cr-Si系的14#钎料(主要成分：Cr：19.5％，Si：10％，余Ni)在C<,f>／SiC陶瓷基复合材料上有良好的润湿性，润湿角为8.5<\'。>，且钎料与C<,f>／SiC的润湿界面结合十分牢固。\n 通过试验研究和分析，选用了膨胀系数低且耐高温的W合金(WNiFe)做中间过渡层材料。同时，设计出梯度分步高温钎焊连接工艺方法，大幅提高了C<,f>／SiC与GH2907的连接强度，该工艺体现了钎焊梯度结构和钎焊工艺分步两个特点，其中，①梯度结构；钎焊接头按照材料热膨胀系数从大到小(GH2907→W合金过渡层→C<,f>／SiC)的梯度过渡设计，有效缓解了因膨胀系数不匹配产生的残余热应力；②工艺分步；首先在真空1200℃×10min条件下采用14#Ni基高温钎料把C<,f>／SiC连接面熔敷，再与BAu-4高温钎料和BNi-2钎料组成C<,f>/SiC-(14#/BAu-4/W合金/BNi-2)-GH2907的连接结构，最后经1000℃×5min真空钎焊，不但解决了BAu-4高温钎料在C<,f>/SiC上的润湿性差问题，而且发挥出了BAu-4良好的塑性和韧性。其中，采用梯度分步钎焊工艺制备的C<,f>/SiC-GH2907试样室温四点抗弯强度达到109MPa；在600℃空气环境测试，抗弯强度达到72MPa。此外，研究钎焊工艺对高温合金的影响发现，钎焊后的试样经800℃，16h，55℃/h的速度炉冷+620℃，8h，AC的时效热处理，GH2907内部晶粒长大不明显，只是位于晶界和晶内的韧化相ε相出现数量增多和尺寸长大。\n 采用有限元方法计算C<,f>/SiC与GH2907钎焊接头的残余热应力，结果表明，加入塑性好的高温钎料BAu-4与W合金组成复合中间过渡层，可以有效缓解钎焊接头的应力大小并改善应力分布。在本文的试验条件下，中间过渡层厚度的合适值为1.

关键词： 粉末冶金   伪半固态触变成形   高熔点合金   卫星角框架  

摘要： 在粉末冶金的基础上,结合半固态金属加工技术和21世纪陶瓷基复合材料成形的发展趋势,从而提出了陶瓷基复合材料伪半固态触变成形工艺,并且应用该工艺将2A12铝合金粉末和基体SiC颗粒按不同比例混合而得到的复合材料制备出卫星角框架制件。通过金相分析、拉伸等试验,证明了用该工艺成形陶瓷基复合材料是可行的。结果表明,该工艺成形的零件微观组织比较均匀,硬度比较高并且具有一定的塑性,为陶瓷复合材料以及高熔点材料在更多领域中的应用起到推进作用,同时为该工艺的进一步研究奠定了基础。

关键词： 氧化物纤维   陶瓷基复合材料   界面  

摘要： 氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料可以在高温氧化环境下长时间工作,是最有发展潜力的高温结构陶瓷材料之一。决定氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料性能最主要的2个因素是氧化物纤维的性能和界面材料的组成与结构。笔者介绍了氧化物纤维和界面材料的发展,以及界面材料涂覆方法,并探讨了氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料的发展趋势。

关键词： 碳纳米管   陶瓷基复合材料   韧化机理   力学性能   物理性能  

摘要： 评述和讨论了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备工艺,包括碳纳米管在陶瓷基体上的分散和材料的烧结成型,添加碳纳米管后材料力学性能、导电和导热等物理性能的改善以及韧化机理,指出碳纳米管在陶瓷材料基体上的均匀分散,碳纳米管在组织中存活,碳纳米管与陶瓷基体的界面结合状态是影响碳纳米管增强陶瓷基复合材料性能提高的关键.

关键词： 复合材料   陶瓷基   补强增韧   发展趋势  

摘要： 综述了陶瓷基复合材料(ceramicmatrixcomposite,CMC)的研究现状,对复合材料的补强增韧机理、界面、制备工艺作了较全面的介绍,并对CMC的未来发展进行了展望。