ISBN: (纸本)9787030707635

关键词： 陶瓷基复合材料   虚拟试验   分子动力学  

摘要： 随着以C/SiC为代表的陶瓷基复合材料的应用,高速飞行器性能得到快速提升。然而,C/SiC材料内部多尺度结构特征以及复杂的气动力、热、氧环境作用给基于虚拟试验的材料结构性能评估验证带来巨大挑战。分子动力学方法通过原子尺度建模,可以自下而上预测复杂环境下的材料行为。简要综述分子动力学方法以及在C/SiC材料模拟方面的进展,展望分子动力学模拟在支撑材料工艺改进、结构失效分析、虚拟试验技术发展等方面的应用前景。

关键词： 致密化   水氧腐蚀   环境障涂层   陶瓷基复合材料  

摘要： 环境障涂层(EBCs)涂敷在碳化硅陶瓷基复合材料(SiC-CMCs)表面,能够有效隔绝发动机腐蚀环境,避免基体的快速腐蚀失效,成为SiC-CMCs材料在航空航天发动机热端部件应用的关键。然而,涂层内不可避免地存在贯通孔隙,导致EBCs在发动机高温水氧环境下快速腐蚀失效。从EBCs材料特性、制备工艺及工艺参数等方面总结了国内外研究进展,阐述了孔隙结构对涂层抗高温水氧腐蚀性能的影响规律,分析了等离子体法制备的涂层中孔隙的形成机制,总结了提高涂层致密性的方法,并展望了获得高抗水氧腐蚀的致密EBCs的后续重点研究方向。

关键词： 航空发动机   陶瓷基复合材料   环境障涂层   专利分析   发展态势  

摘要： 本文以环境障涂层专利数据为基础,从趋势、技术、地域、申请人四个维度研究分析了环境障涂层技术的发展过程和现状。分析结果表明:在发展趋势方面环境障涂层正处于较为活跃的研究发展阶段,并且随着陶瓷基复合材料的应用还将具有较为广阔的研究发展空间;在技术构成方面陶瓷涂层材料、制备工艺和应用领域是环境障涂层最主要的研究领域,并且从2014年开始环境障涂层逐渐成为国内外研究的热点;在地域分布方面环境障涂层技术的技术主导国是中国和美国,国外在材料、结构、工艺、应用等多个领域均有专利申请和布局,并且对于环境障涂层在航空发动机的应用更为关注,而中国目前主要集中于陶瓷涂层材料等基础研究领域;在申请人方面,国外申请人主要集中在GE、R-R等主流航空发动机公司,而国内主要集中在高校和研究院所,对环境障涂层技术持续研究和创新缺乏合理的规划,同时申请专利的质量还有待进一步提升。

关键词： 吸附   亚甲基蓝   静电相互作用   复合材料   有机染料  

摘要： 采用非均匀成核生长法在低成本、高稳定性的硅藻土基多孔陶瓷(DBPC)上原位生长了性能优良的HKUST-1晶体。通过XRD、FTIR、SEM等手段对复合材料DBPC@HKUST-1进行了表征,验证了复合材料的成功制备。同时,研究了DBPC@HKUST-1对亚甲基蓝(MB)的吸附性能,并分析了吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学以及pH的影响。结果表明,吸附行为符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型,DBPC@HKUST-1对MB的最大吸附容量为378.788 mg/g,吸附热力学表明,该吸附行为是自发进行的放热反应。因此DBPC@HKUST-1作为一种廉价的绿色吸附剂,有望成为未来工业有机染料废水处理的最佳候选材料。

关键词： 碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料   钎焊金刚石磨粒钻   切屑   轴向钻削力   钻头磨损  

摘要： 钎焊金刚石磨粒钻适合钻削碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料孔,但大量切屑会对孔的钻削过程产生不利影响。为此,针对切屑排出过程,分析切屑形貌,研究钻削时切屑对轴向钻削力、孔加工质量、钻头磨损的影响。结果表明:切屑对轴向钻削力有影响,尤其钻削深孔时影响显著。切屑对孔进口的加工质量几乎没有影响,只表现为孔进口处的轻微崩边;切屑对孔出口的加工质量影响显著,可引起严重的纤维断裂、撕裂缺陷以及基体的大区域脱落。同时,切屑加剧钻头磨损,使钻头不仅出现崩刃、微裂纹等轻微磨损,而且还产生基体剥落、金刚石剥落等严重磨损行为。

关键词： 碳纤维陶瓷基复合材料   磨削参数   磨削力   纤维方向   超声辅助磨削   磨削机理  

摘要： 综述了磨削参数、纤维方向、不同加工方式以及其他因素对磨削力和表面质量的影响规律;总结了不同加工方式下的碳纤维陶瓷基复合材料的磨削机理;展望了碳纤维陶瓷基复合材料磨削加工的研究方向。

关键词： 非金属复合材料   碳纤维   芳纶纤维   超高分子量聚乙烯纤维   陶瓷基复合材料  

摘要： 高性能非金属复合材料有着优异的理化性能,相较于传统的金属材料,有着更低的密度,更高的强度,更强的耐腐蚀性,在航天制造领域有着广泛的应用,有力助推了航天制造领域的发展。本研究主要介绍了树脂基复合材料与陶瓷基复合材料,并深入探讨了碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维的特点,分析了陶瓷基复合材料的优点与局限性,并提出了陶瓷基复合材料的有关改进技术,进而展望了非金属材料在航天制造领域中的应用与发展。

关键词： 陶瓷基复合材料   编织结构   界面层   热分析   导热系数   各向异性  

摘要： 针对编织结构陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite,CMC)中基体、纤维束和界面层等组分的不同传热特征,以及考虑到界面层结构极薄的尺寸特征,探究了界面层及其在细观结构代表单元中的引入方式对编织结构CMC材料内部热量传输特征和各向异性导热系数的影响。研究中对比分析了不考虑界面层、含隐式界面层和含显式界面层等三种代表性体积单元模型的温度场、热流密度场及各向异性等效导热系数,获取了界面层导热系数对CMC材料整体导热系数的影响规律。研究结果表明:编织结构CMC材料内部温度场存在明显的不均匀性,不同模型计算获取的热流密度场具有明显区别。同时基于三个模型获取的各向异性导热系数也具有较大差异,显示界面层方法预估精度较高。此外,随着界面层导热系数增加,CMC材料整体各向异性导热系数明显增加,其对水平经纱Y方向上等效导热系数的影响最大。

关键词： 碳化硅纳米线   电磁屏蔽   陶瓷基复合材料   热解碳   SiC基体  

摘要： 碳化硅纳米线具有优异的电磁吸收性能,三维网络结构可以更好地使电磁波在空间内被多次反射和吸收。通过抽滤的方法制备得到体积分数20%交错排列的碳化硅纳米线网络预制体。然后采用化学气相渗透工艺制备热解炭界面和碳化硅基体,并通过化学气相渗透和前驱体浸渍热解工艺得到致密的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料。甲烷和三氯甲基硅烷分别是热解炭和碳化硅的前驱体,随着热解碳质量分数从21.3%增加到29.5%,多孔SiCNWs预制体电磁屏蔽效率均值在8~12GHz(X)波段从9.2d B增加到64.1d B。质量增重13%的热解碳界面修饰的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在X波段平均电磁屏蔽效率达到37.8 d B电磁屏蔽性能。结果显示,SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在新一代军事电磁屏蔽材料中具有潜在应用前景。