关键词： 前驱体浸渍裂解法   前驱体杂化   化学改性   单源前驱体  

摘要： 前驱体浸渍裂解法（Polymer Infiltration and Pyrolysis，PIP）因工艺灵活、设备要求低，已成为构筑C/C-ZrC-SiC复合材料的重要技术路径。ZrC-SiC复相陶瓷前驱体作为PIP工艺的核心，依托其分子结构可设计性与组分调控灵活性，在复合材料的制备中展现出独特优势。本文系统梳理了近年来基于PIP方法的ZrC-SiC复相陶瓷前驱体研究进展，重点围绕前驱体杂化法、化学改性与单源前驱体合成的构建方式与裂解演化行为展开讨论。最后，展望了ZrC-SiC复相陶瓷前驱体的可控制备策略与发展方向，为高性能热结构复合材料的设计与应用提供理论依据与技术参考。

关键词： 陶瓷基复合材料   统计强度模型   界面脱粘   基体开裂,拉伸强度  

摘要： 连续纤维增强复合材料通常存在韧-脆性转变问题，其对复合材料的界面设计和整体性能评价具有重要意义。基于纤维应力场的弹性力学解答，应用剪滞理论和纤维随机断裂概率的统计分析方法，考虑纤维表面的应力集中效应，在单裂纹和多裂纹两种失效模式下，分别建立了连续纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)的韧-脆性转变拉伸强度模型。针对2D-C/SiC复合材料的分析计算结果表明：拉伸强度对界面滑移应力敏感，随着界面滑移应力的增大，纤维应力集中效应增强，拉伸强度预测值先升高后降低；单裂纹模式下的强度预测值显著高于多裂纹模式，但两种模式下强度随界面滑移应力的变化规律相似；单裂纹模式下考虑纤维断裂拔出应力对CMCs整体承载能力的贡献时，模型预测的拉伸强度值显著提高，且随着拔出系数的增大拉伸强度持续增大。本文模型的强度预测值与文献中的试验数据吻合较好，证明了模型的合理性与准确性。

关键词： Silicon carbide  

摘要： Silicon carbide ceramic matrix composites (SiCf /SiC and Cf /SiC) (CMC-SiC), as typical difficult-to-machine materials, have demonstrated significant application potential in extreme service environments such as aerospace and national defense due to their excellent high-temperature resistance, oxidation resistance, and high strength. This paper systematically reviews the current research status of laser processing technologies for CMC-SiC, including continuous laser and long/short pulse laser processing, as well as ultrafast pulse laser processing in the field of material machining. Additionally, it explores the enhancement effects of various energy fields such as gas, liquid, ultrasonic vibration, and electromagnetic fields combined with laser processing on machining quality. This paper analyzes critical issues encountered during laser processing, such as heat-affected zones, oxidation layers, interlayer cracking, and fiber pull-out. Furthermore, it summarizes the current research achievements in multi-energy field collaborative processing of CMC-SiC, providing references to promote the in-depth development and application of multi-energy field composite processing techniques. © 2025 Aeronautical Manufacturing Technology Magazine Office. All rights reserved.

关键词： 聚硅氮烷   陶瓷涂层   有机涂层   陶瓷基复合材料   陶瓷气凝胶  

摘要： 聚硅氮烷(PSN)作为一种可转化为无机陶瓷的前驱体聚合物,凭借其多路径的转化特性、高的陶瓷产率以及灵活的材料形式,在极端环境防护涂层、复合材料和功能陶瓷领域展现出巨大应用潜力.本文围绕聚硅氮烷应用研究的最新进展,重点剖析了其作为陶瓷前驱体衍生的SiO_(2)、SiCN、SiON、SiN_(x)等陶瓷涂层,在高温抗氧化、腐蚀防护、热障性能及柔性有机电子封装中的关键作用,全面梳理了聚硅氮烷转化陶瓷基结构及功能复合材料的最新突破,并总结了聚硅氮烷在能源存储、催化及光固化增材制造等新兴领域的创新应用.最后,指出了聚硅氮烷材料开发与应用的发展方向.

关键词： 陶瓷基复合材料   涡轮导向叶片   热应力   代表性体积单元   热-力耦合  

摘要： 在陶瓷基复合材料(CMC)涡轮导向叶片的结构设计中,降低热应力水平是重要设计目标,需要开展CMC热、力学性能的综合调控。本文针对2.5D斜纹机织CMC(SiC/SiC),建立了能够反映真实细观结构特征的代表性体积单元(RVE)模型,开展了CMC等效热、力性能(包括各向异性导热系数、线热膨胀系数和弹性模量)预测并加以试验验证。而后,基于参数化代表性体积单元模型开展了CMC热、力性能受编织参数影响的敏感性分析,筛选了影响CMC各向异性热、力性能的敏感设计参数。结果表明,对于2.5D机织CMC,等效热膨胀系数对编织参数的影响较小;而纱线厚度则是影响CMC面内导热系数及弹性模量的主要因素。在此基础上,选取了四组代表性2.5D机织参数,将其分别作为CMC涡轮导向叶片的叶身预制体方案,并分别针对无冷却和采用对流冷却的CMC叶片开展气热耦合与热应力分析,研究CMC各向异性热、力性能参数对叶片温度及热应力水平的耦合影响关系。研究表明,在对流冷却条件下,通过调整编织参数以增大叶身厚度方向导热系数,使叶身内外表面平均温度差降低24%,叶身内外表面平均周向热应力分别降低31%和38%。

关键词： 碳化硅   陶瓷基复合材料(CMC)   激光加工   复合能场   激光钻孔  

摘要： 碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研究现状,包括连续激光和长/短脉冲激光加工及超快脉冲激光加工在该材料加工领域中的现状,并探讨了气体、液体、超声振动、电磁等多种能场复合激光加工方法对加工质量的提升效果,分析了激光加工过程中存在的热影响区、氧化层、层间开裂、纤维拔出等关键问题,总结了当前多能场协同加工CMC-SiC的研究成果,为促进多能场复合加工技术的深入发展与应用提供参考。

关键词： 陶瓷基复合材料   环境障涂层   涂层失效   力学性能检测   弹性模量和硬度   结合强度   弯曲强度   断裂韧性  

摘要： 相较于热障涂层（Thermal Barrier Coating,TBC），环境障涂层（Environmental Barrier Coating,EBC）能够更好地应用在陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites,CMC）表面，以有效抵御水氧等环境侵蚀，从而显著提升CMC的耐久性和可靠性。系统综述了EBC涂层力学性能研究现状，旨在为相关技术领域提供参考。梳理了表征EBC涂层力学性能的主要测试方法（如纳米压痕测试、三点/四点弯曲测试、拉伸试验和剪切试验等），并分析了各方法在应用中的适用性与局限性。归纳了EBC涂层的关键力学参数（如弹性模量、结合强度、弯曲强度和断裂韧性等），并探讨了其在不同温度、环境气氛和应力条件下的变化规律。EBC涂层的力学性能受材料组成、制备工艺和界面结构等因素影响。在高温环境下，EBC涂层表现出较高的蠕变抗性和优异的抗剥落性能，尤其是在含有水蒸气的环境中表现出优越的稳定性。涂层与基体的结合强度直接决定了其抗剥落能力，应力集中和材料不匹配会导致EBC涂层失效，而通过优化涂层材料体系、调整界面结构和引入缓冲层等方法，可有效延缓涂层的衰退。通过探究EBC涂层的力学性能及其失效机制，有助于明确材料设计和工艺优化方向，为提升陶瓷基复合材料的耐久性和可靠性提供理论支持，为EBC涂层在航空、航天等高温服役领域提供技术支撑。

关键词： 涡轮叶片   陶瓷基复合材料   各向异性   导热系数   热分析   力学损伤  

摘要： 针对陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composite， CMC）发生力学损伤后的等效导热系数预估，考虑到CMC材料内部非均质非均匀特征导致的材料导热系数呈现明显的各向异性特征，探究了材料力学损伤对其各向异性导热系数的影响。研究中建立了反映材料力学损伤特征的微观尺度分析模型，并在材料轴向和径向两个不同定温边界条件下，分析对比基体裂纹、界面层脱粘、纤维断裂和损伤率对材料导热系数的影响。研究结果表明，相同损伤率时纤维断裂对于材料的轴向导热系数影响最大，界面层脱粘对于材料的径向导热系数影响最大。此外，随着损伤率的增加，CMC材料整体各向异性导热系数降低，其对轴向导热系数影响最大。在本文计算工况中，损伤率为5%时，材料的轴向导热系数和径向导热系数均为所有计算工况中的最小值，分别为16.2456 W/(m·K)和10.1733 W/(m·K)，较完好未损伤时材料的轴向导热系数和径向导热系数分别下降34.5%和5.33%。

关键词： 注射成形   陶瓷基复合材料   显微组织   力学性能   金属增韧  

摘要： 针对Al2O3陶瓷材料固有脆性大、断裂韧性低的问题，通过注射成形工艺制备Cu增韧Al2O3基复合材料，系统研究Cu含量及工艺参数对材料显微组织与力学性能的影响。结果表明，随着Cu含量增加，复合材料断裂韧度从4.72 MPa·m1/2提升至5.02 MPa·m1/2，而抗弯强度呈现先增后降趋势，在Cu含量为10%时达到峰值，为542 MPa；当烧结温度从1500 ℃提高到1600 ℃，复合材料颗粒结合增强、孔隙率下降，晶粒粗化，其硬度（HV）从1 424提高到1 572，强度从464 MPa提高到542 MPa，再下降到485 MPa。显微组织分析表明，Cu颗粒通过细化Al2O3晶粒及塑性变形实现协同强韧化，但过量Cu因颗粒团聚导致基体割裂效应加剧，强度显著下降。