关键词： 梯度功能材料   物理性质   参数修正法   陶瓷基复合材料   实测法  

摘要： 分析和评价了现有的估算梯度功能材料(FGM)物性参数的几种方法,提出了实测法和复合法则法相结合估算FGM物性参数的方法———参数修正法,以及根据若干实测点推定物性参数的方法。用这些方法对新研制的碳陶梯度功能材料C/C/Al2O3的热导率和比热容进行了分析计算,并通过比较计算结果,找出了实用性和可操作性较强的方法。

关键词： 复合材料   界面   力学性能   化学气相渗透   莫来石  

摘要： 采用化学气相渗透工艺在Nextel 720纤维表面制备PyC和PyC/SiC两种涂层,然后以正硅酸乙酯和异丙醇铝作为先驱体,以先驱体浸渗热解法制备三维Nextel 720纤维增韧莫来石陶瓷基复合材料,比较分析了两种涂层复合材料的力学性能和断裂模式。结果表明:具预先涂覆PyC的复合材料中纤维与基体直接接触,发生烧结形成强结合界面,复合材料脆性断裂,三点抗弯强度仅56 MPa。PyC/Sic涂层则演化为间隙/Sic复合界面层,Sic成为阻滞纤维与基体接触的阻挡层,间隙保证了纤维拔出,复合材料韧性断裂且三点抗弯强度高达267.2 MPa。

关键词： TiC-TiB/Cu   复合材料   燃烧合成   反应机理   组织和性能  

摘要： 以导弹燃气舵、火箭发动机喷管喉衬及高温压头等为应用背景,本着以B<,4>C替代B粉末制备TiC-TiB<,2>陶瓷基复合材料的经济性要求,采用自蔓延高温燃烧合成(SHS)结合准等静压工艺(PHIP)成功制备了TiC-TiB<,2>陶瓷基复合材料.利用多种试验手段和分析方法对合成材料的组织结构、力学性能以及抗氧化、压缩、抗热震和抗烧蚀性能进行了研究.根据热力学第一定律,对Ti-B<,4>C-Cu三元体系反应生成的TiC、TiB<,2>、TiB和Ti-Cu等化合物的焓变、自由能及绝热温度进行了理论计算和分析.热力学计算结果表明:反应中首先生成Ti-Cu金属间化合物,然后生成TiC、Ti-B中间相和TiB<,2>,但高温时Ti-Cu和Ti-B中间相完全转化成Cu和TiB<,2>,因而最终产物只有TiC、TiB<,2>和Cu.随着Cu含量的增加,Ti-B<,4>C-Cu体系的绝热温度降低,当Cu含量大于70wt%时,体系绝热温度低于1800K,反应将不能自发维持.Ti-B<,4>C-Cu三元体系反应激活能的理论计算、差热分析及淬熄实验表明:Ti-B<,4>C-Cu体系微观反应机制主要为溶解—析出和扩散-反应两种机制,即反应初期由于生成Cu<,x>Ti<,y>而表现出的溶解-析出机制以及主体反应阶段Ti-B<,4>C之间发生的固-液扩散反应机制,二者共同存在.工艺参数对Ti-B<,4>C-Cu三元体系的燃烧反应过程有着重要的影响,采用正交优化法并结合具体实验确定了反应体系预制块的最佳相对密度为55%左右,预压力为4MPa;燃烧时的最佳延迟时间为7s,高压压力为180MPa,高温保压时间为10s.研究了TiC-TiB<,2>/Cu复合材料在750℃-1000℃区间的高温压缩行为,试样的变形可以分弹性阶段、稳定流变阶段和失效阶段.材料最大应变在5%~10%之间,高温时变成\"鼓形\",试样最后基本上是沿轴线45°方向发生脆性断裂.利用等离子电弧加热器考察了材料的抗热震及抗烧蚀性能,结果表明,随着金属Cu含量的增加,TiC-TiB<,2>/Cu复合材料的抗热震性增强,而抗烧蚀性能降低,综合试验结果认为,含40%Cu的复合材料具有较好的抗热震和烧蚀性能.材料中具有耐高温、耐冲刷的高强度陶瓷骨架以及高温下汽化吸热的金属Cu粘接剂,二者的综合作用使材料具有抗烧蚀性.

关键词： 复相陶瓷材料   863计划   黄勇   力学性能   胶态成型   界面设计  

摘要： 黄勇教授，现任清华大学材料科学与工程研究院常务副院长、材料系教授、博士生导师。兼任中国硅酸盐学会常务理事、特种陶瓷分会理事长、硅酸盐学报副主编、973课题负责人，曾任国家自然科学基金评审组成员、863计划新材料领域高性能陶瓷与陶瓷基复合材料专题负责人、S-863新材料领域软课题专家组成员等。

关键词： 陶瓷基复合材料   抗氧化涂层   环境阻挡涂层  

摘要： 超高温碳化硅基复合材料的环境耐久性主要受材料在环境中降解的影响.当材料的基体中有裂纹存在以及在热负荷循环条件下,材料降解相当严峻.本文介绍了近年来国内外超高温碳化硅复合材料表面涂层在干空气条件下的抗氧化涂层以及在湿环境条件下的环境阻挡层的研究进展.

关键词： 复合材料,模糊界面,引发剂,熔融反应渗透,热震性  

摘要： 研究了三种铝合金原位氧化生长用引发剂ZnO、MgO、SiO2的影响作用及生长机制。在此基础上，发展了一种采用注浆成型法制备SiC／Ni预制体，通过Al-5Zn-10Si合金在高温下渗透氧化法制备Al2O3／SiC／Ni／Al-Si合金多相陶瓷基复合材料的新技术。采用XRD、SEM和光学显微镜以及能谱分析法，研究分析了Al2O3／SiC／Ni／Al-Si合金多相陶瓷基复合材料的相组成及其界面特征。 研究发现：Al-5Zn-10Si合金原位氧化生长是合金熔体通过氧化体中的微观通道传输到氧化生长体前沿继续氧化，并以胞状形式向前生长。在合金熔体表面所加的ZnO、MgO、SiO2引发剂可缩短Al-5Zn-10Si合金氧化生长的孕育期，并有助于保持合金熔体与氧化生长体界面处微观通道的均布与畅通，从而有助于氧化生长体的均衡生长，并提高氧化生长体的致密性。 所制得的Al2O3／SiC／Ni／Al-Si合金多相陶瓷基复合材料的主晶相为Al2O3与SiC，相间存在Al（Si）复合氧化物、NiAl2O4及Ni与Al—Si合金相。各相界面处成分呈连续过渡变化趋势，构筑了具有模糊界面特征的多相复合体。 通过对Al2O3／SiC／Ni／Al-Si合金和Al2O3／Al两类复合材料进行热震实验，发现Al2O3／SiC／Ni／Al-Si合金复合材料的抗热震性能明显优于Al2O3／Al复合材料。表现出了 西安理工大学硕士学位论文 这种模糊界面对提高材料热震性的有利影响作用。

关键词： 陶瓷基复合材料   力学性能   影响因素   增韧机理   显微结构   热导率  

摘要： 本文以SiC陶瓷材料为基础，首先通过添加3vol％不锈钢颗粒制备不锈钢—SiC陶瓷基复合材料，来确定添加剂以及涂层材料的最佳用量。然后以此量为基准，分别添加1vol％、5vol％和7vol％的不锈钢颗粒制成不锈钢—SiC陶瓷基复合材料：加入1vol％、3vol％以及5vol％的金属钨颗粒制成W—SiC陶瓷基复合材料；用1vol％、3vol％、5vol％、7vol％、9vol％、11vol％、13vol％以及15vol％的金属钛颗粒制成Ti—SiC陶瓷基复合材料；以及用1vol％、3vol％、5vol％、7vol％、9vol％和11vol％的金属锰粉制成Mn—SiC陶瓷基复合材料。 采用万能试验机和TC—Ⅱ闪光法热导仪分别测量了各金属—SiC陶瓷基复合材料的力学性能和导热性能；用X—射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了各金属—SiC陶瓷基复合材料的显微结构特征；讨论了影响金属—SiC陶瓷基复合材料烧结性能的各种因素；结果表明： 含3vol％不锈钢颗粒的不锈钢—SiC陶瓷基复合材料中，加入3wt％添加剂和18wt％的涂层材料时，复合材料相对密度最高，致密性最好，抗折强度最好。在固定最佳添加剂和涂层材料数量的基础上，随着金属颗粒体积含量的增加，复合材料的相对体积密度增大（含钨的除外）。但金属含量超过一定量后，相对密度有下降的趋势，分别是：不锈钢＞5vol％，钛＞11vol％，锰＞7vol％。 随着金属颗粒体积含量的增加，金属—SiC陶瓷基复合材料的抗折强度、断裂韧性和热导率都有明显的增加。与相同条件烧结的SiC陶瓷相比较，添加不同金属的SiC陶瓷基复合材料的抗折强度相对增幅分别为：不锈钢为2.02倍、钨1.65倍、钛2.44倍和锰2.17倍；断裂韧性相对增幅分别为：不锈钢1.54倍、钨1.59倍、钛1.86倍和锰1.84倍；热导率（5vol％金属）相对增幅：钨、钛、不锈钢和锰的复合材料分别为5.92、5.78、5.09和2.97倍，而含13vol％钛的复合材料则提高了6.97倍。表明金属在SiC陶瓷中有非常明显的增强增韧作用，同时大大提高其热导率。 在含有不同金属的SiC陶瓷基复合材料中分别有新相生成；添加不锈钢、W、Ti和Mn的复合材料中分别对应有莫来石相、高温碳化钨相、高温碳化钛相和低熔点Al74Si6Mn20相生成。这些新相的生成使复合材料的显微结构致密，增强金属与SiC颗粒间的结合力。 在以上实验的基础上，结合残余应力增韧、颗粒延性增韧和经典断裂力学理论，探索了金属—SiC陶瓷基复合材料的增韧机理。以含不锈钢的复合材料为基础，提出金属—SiC陶瓷基复合材料断裂韧性的理论公式：把Mn—SiC陶瓷基复合材料和Ti-SiC陶瓷基复合材料的实验数据代入此式后，经拟合的理论曲线与实验值比较，两者有大体相同的变化趋势。说明此理论公式能较好的解决此类金属—SiC陶瓷基复合材料的断裂韧性问题。

关键词： 黄伯云   制备技术   制动材料   张立同   陶瓷基复合材料   王小云   航空刹车副  

摘要： 3月28日,在2004年度国家科技奖励大会上,西北工业大学张立同院士等主持完成的"耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术"、中南大学黄伯云院士等完成的"高性能炭/炭航空制动材料的制备技术"双双获奖。

关键词： 数据库   陶瓷基复合材料   C/SiC   空天飞行器   襟翼设计  

摘要： 可重复使用空天飞行器以高超音速再入大气层时受到强烈的气动加热，对结构的防热性能提出了很高的要求。防热—结构一体化设计，要求未来空天飞行器的关键热结构能够同时满足防热和承载的要求。陶瓷基复合材料以其优良的高温性能和很好的耐热性成为主要候选材料之一。 陶瓷基复合材料在我国还属于试验研究阶段，尚未形成完整的材料评价体系。结构设计人员只能依据现有的实验结果来选择材料和进行结构设计。另一方面，陶瓷基复合材料具有很强的可设计性，为了探索工艺、组份和性能之间的关系，实现材料的优化设计，也需要大量的试验数据积累。陶瓷基复合材料数据库把已经获得的大量实验数据进行有效的组织，为结构设计和材料设计提供一个稳定可靠的平台。 本文的主要工作是建立陶瓷基复合材料数据库，构建数据库应用平台。系统按照材料研究的一般流程来实现数据的组织，记录从材料制备、试样加工到完成性能试验的全过程中所获取的所有信息。数据库收集了丰富的陶瓷基复合材料组分、工艺、微结构、原材料数据，以及材料在不同应用条件下的性能，如：物理性能、常规力学性能、长寿命服役性能、特殊服役环境的性能、烧蚀性能等。为各种应用条件下的结构设计提供了丰富的数据资源。 系统采用三层客户机／服务器体系结构。在关系模型的基础上部分引入了面向对象的概念，按照第三范式完成数据库的逻辑结构设计。采用统一建模语言(UML)进行数据库逻辑建模。为保证数据库的安全性，系统采用四层数据库安全性机制。根据系统设计需求完成了数据库内模式和外模式的设计，共有材料部分和试验部分63个基本表，21个用户视图和10个触发器。并完成了数据库系统前端结构设计，包括数据库管理模块，数据库查询模块，报表输出模块，寿命预测模块和外部接口的设计。最后基于本文所构建的陶瓷基复合材料数据库，分析了几种可行的应用实例模型。 本数据库的建成为空天飞行器结构设计和陶瓷基复合材料的设计优化提供了一个高效、可靠的应用平台。对提高结构设计效率和材料设计水平将产生着巨大的推动作用。

关键词： 陶瓷基复合材料   张立同