关键词： 陶瓷基复合材料   疏水   封孔   防潮   性能增强  

摘要： 石英纤维增强石英陶瓷复合材料凭借其优异的性能成为高速导弹天线罩、天线窗的首选材料,但由于气孔的存在,导致材料吸水,影响部分使用性能。本文通过在复合材料表面制备涂层,对其进行封孔与防潮处理,详细研究了涂层的附着力、硬度、介电性能以及吸水率等性能。实验结果表明,涂层的附着力良好,硬度适中,基材吸水率明显下降,常温以及高温对基材介电性能影响较小。该防潮体系涂层具有优异的防潮性能、良好的介电性能,已成功应用于某空-空重点型号产品上,得到了客户的一致认可和好评。

关键词： SiC纳米纤维   成型压力   前驱体浸渍裂解   反应熔渗   碳化硅陶瓷基复合材料  

摘要： 研究采用不同成型压力制备不同体积分数的SiC纳米纤维预制体,并通过前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备了SiC纳米纤维增韧SiC陶瓷基复合材料。研究了成型压力对SiC陶瓷基复合材料结构和性能的影响。结果表明,通过模压成型可实现高体积分数的SiC纳米纤维预制体的制备。当成型压力为40 MPa时,预制体SiC纳米纤维体积分数高达22.13%,但过高的成型压力也会导致SiC纳米纤维断裂。相较于单一前驱体浸渍裂解工艺,采用前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备的复合材料孔隙率显著降低,材料平均孔隙率从14.19%降至1.43%。当成型压力为30 MPa时,复合材料中游离硅含量低且SiC纳米纤维断裂少,材料抗弯强度和断裂韧性分别达到最大值178 MPa和21.6 MPa·m^(1/2)。

关键词： 边界条件   复杂局部   温度场预测   石英纤维增强陶瓷基复合材料   影响分析  

摘要： 随着航天技术的发展,局部复杂结构的温度场预测显得尤为重要。本文针对非烧蚀条件下局部结构温度场预测,分别采用将热流密度通过一维有限元差分计算方法转换成表面温度的定温度边界和直接采用定热流边界的计算方法得出的计算结果进行了对比和分析。得出了对于局部结构中石英纤维增强陶瓷基复合材料,采用定热流边界和定温度边界的计算方法同样合适;对于局部结构中热导率较大的表面材料,采用定热流边界的计算结果更趋合理。

关键词： 陶瓷基复合材料   SiC晶须   力学性能   BN界面层  

摘要： 以连续SiC纤维为增强体,采用前驱体浸渍裂解工艺,在复合材料基体中引入SiC晶须制备出多级增强的SiC_(f)/SiC-SiC_(w)复合材料,并采用化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层,研究了SiC晶须及其表面BN界面层对复合材料的性能影响。结果表明:在复合材料中引入SiC晶须后,由于晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等作用增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使SiC_(f)/SiC复合材料的压缩强度有明显提高,当引入体积分数为20%的SiC晶须时,复合材料压缩强度提高了22.6%,可达673.9 MPa。通过化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别为414.0,800.3 MPa和22.2 MPa·m^(1/2),较SiC晶须表面无界面层时分别提高了13.9%,8.8%和19.0%。

关键词： 陶瓷基复合材料   Mini-C/SiC   碳纤维丝束   拉伸性能   强度分布  

摘要： 为了探究碳纤维丝束大小对纤维束复合材料碳/碳化硅(Mini-C/SiC)拉伸性能和强度分布的影响,采用化学气相浸渗(CVI)法制备了1k Mini-C/SiC和3k Mini-C/SiC复合材料。测试了C纤维束以及Mini-C/SiC复合材料的拉伸性能,并采用两参数Weibull分布模型分析了强度分布,同时还观察了拉伸断口形貌。结果表明:3k C纤维束表现出了明显的"聚拢效应",其拉伸性能和强度稳定性均优于1k C纤维束,而且其拉伸强度、Weibull模数、特征强度、延伸率和断裂功分别比1k C纤维束的高47%、13%、46%、54%和102%。同时,1k C纤维束发生韧性断裂,3k C纤维束发生脆性断裂。3k Mini-C/SiC复合材料的拉伸性能和强度稳定性均优于1k Mini-C/SiC复合材料,其拉伸强度、Weibull模数、特征强度、延伸率和断裂功分别比1k Mini-C/SiC复合材料提高了67%、69%、63%、92%和216%,而且两者的拉伸断裂方式均为典型的脆性断裂。纤维体积分数高是大纤维丝束复合材料3k Mini-C/SiC拉伸性能和强度稳定性优于小纤维丝束复合材料1k Mini-C/SiC的主要原因。

关键词： 烧结助剂   增强相   氮化硅   陶瓷基复合材料   增韧机理  

摘要： 氮化硅陶瓷基复合材料由于其优异的性能广泛运用于市场各领域。本文概述了制备氮化硅陶瓷基复合材料常用的几种烧结助剂和增强相,综述了烧结助剂对材料烧结过程的影响以及几种常用增强相的研究现状及增韧机理,最后对氮化硅陶瓷基复合材料未来的发展趋势和研究方向进行了总结与展望。

关键词： 碳纤维织物增强碳化硅   陶瓷基复合材料   料浆-熔渗   成型工艺  

摘要： 针对航空发动机热端部件复杂结构存在的陶瓷基复合材料成型难度大的问题,以碳纤维织物为增强体,以有无添加粉体的两种树脂料浆为研究对象,开展料浆-熔渗工艺制备碳纤维织物增强碳化硅复合材料技术研究,探索两种料浆的注浆成型及熔渗工艺适应性,并对获得的复合材料基本性能进行表征。结果显示:有无添加粉体的两种料浆的黏度适中,在注浆工艺温度下具有3~5 h以上的注浆工艺窗口,通过注浆成型工艺均可获得少孔隙、质量均匀的树脂基复合材料;无粉体和有粉体的料桨固化物在900℃炭化后,孔隙率分别为39.6%和31.3%,残炭率分别为24%和76%,平均孔径分别为0.068μm和0.069μm,能够满足熔渗工艺的要求;采用添加粉体的料浆制备的碳纤维织物增强碳化硅复合材料具有更低的气孔率(3.54%)和更高的弯曲强度(162 MPa),满足航空发动机静止部件的应用要求。

关键词： 航空发动机   火焰筒   高温合金   陶瓷基复合材料   制造工艺   结构设计  

摘要： 航空发动机燃烧室火焰筒承受高温、高压燃气,以及较高的热应力和振动应力,工作环境极其恶劣。随着航空发动机性能提高,燃烧室工况温度不断升高,对火焰筒冷却结构、基体材料、表面防护等3方面提出了更高要求。本文针对国外航空发动机火焰筒,介绍国际三大航空发动机公司的火焰筒结构设计特点,重点论述材料和制造工艺的应用现状,涵盖火焰筒常用的高温合金牌号及其性能,制造工艺涉及锻造、铸造、钣金、焊接、涂层、激光打孔等多种工艺,最后展望火焰筒材料工艺未来的发展趋势,介绍陶瓷基复合材料火焰筒的最新研究进展和应用情况。

关键词： B_(4)C-TiB_(2)复相陶瓷   动态失效   石墨烯   颗粒破碎程度  

摘要： 为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB_(2)的两种石墨烯改性碳化硼(B_(4)C)陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理。利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合材料在12.7 mm口径穿甲弹正侵彻下的抗侵彻能力,并采用防护系数进行定量表征。结合铝合金背板和陶瓷碎块的宏观损伤形貌,利用扫描电镜进行微观断口分析,研究陶瓷在弹头侵彻下的失效机理、增韧相TiB_(2)以及石墨烯的强化机制。结果表明:TiB_(2)的加入可以提高石墨烯改性B_(4)C陶瓷的各项性能,相较不含TiB_(2)的石墨烯改性B_(4)C陶瓷,含质量分数14%TiB_(2)改性B_(4)C陶瓷的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别提高了19.66%、24.06%和19.70%,在12.7 mm口径穿甲弹弹头750 m/s速度侵彻下的防护性能提高15.11%;对于石墨烯改性B_(4)C陶瓷,TiB_(2)的加入与石墨烯的促进作用使B_(4)C陶瓷变为多种破坏吸能模式,表现出更优异的抗破碎性,是其抗侵彻性能等提高的主要原因。

ISBN: (纸本)9787313248961