关键词： 复合材料   孔隙   失效   强度  

摘要： 陶瓷基复合材料具有较强的结构特性,是一种多相体材料。其力学性能及损伤破坏规律不仅取决于各组分材料性能,同时也取决于细观结构特征。对于复合材料的强化,通常是通过掺入夹杂物以提升其界面强度。但是由于夹杂掺入的不均匀性,以及制备工艺无法排净的空气和其他杂质,使得基体尤其是界面附近的基体,不可避免的存在孔隙,这些孔隙在受到外部载荷时产生裂纹继而扩展,造成材料失效。因此通过研究材料在遭受外部载荷冲击时,其在细观层面的损伤演化与宏观失效表现的关系,从细观层面分析材料损伤演化的规律和断裂机理,不仅可以为复合材料的制备提供理论上的指导,而且还可以通过对材料细观结构的进一步优化达到设计材料的目的。本文介绍了陶瓷基复合材料在制备过程中产生的缺陷、缺陷致使材料发生损伤失效以及缺陷对复合材料有效强度影响的研究现状,在总结复合材料相关研究成果及不足的基础上,结合仿真建模分析手段对下一步复合材料有效强度问题研究进行了展望。

关键词： 纤维   ZrO_(2)   复合材料   制备工艺  

摘要： 连续纤维增强陶瓷基复合材料(CFRCMCs)既保留了单体陶瓷材料高强度﹑高硬度、耐高温和耐腐蚀等的特性,同时又能提高陶瓷基体的韧性,改善其综合力学性能,在高温领域表现优异,现已被广泛应用到火箭发动机喷管、导弹天线罩等领域,是高新技术材料领域的一个重要分支,而纤维增强氧化物基复合材料又是CFRCMCs领域的一重要分支。本文整合当前的研究进展,针对以ZrO_(2)作为复合材料的基体,重点介绍采用四种不同的增强纤维(碳纤维、碳化硅纤维、氧化硅纤维、氧化铝纤维)增强ZrO_(2)复合材料的性能、取得最新进展,以及主要的制备工艺,并展望未来,指出其存在的问题和未来的发展趋势。

关键词： 陶瓷基复合材料   环境障涂层   高温水氧腐蚀   稀土硅酸盐  

摘要： 本文阐述了用于陶瓷基复合材料表面防护的环境障涂层的工作机理及选材关键,列举了多种类型环境障涂层的抗氧化性能、高温水氧腐蚀性能、抗CMAS侵蚀性能的测试数据,得出以稀土硅酸盐作为面层的环境障涂层代表了未来环境障涂层发展的方向,稀土硅酸盐热膨胀系数差异造成的环境障涂层内残余应力的产生以及粘结层的氧化是导致涂层过早剥落失效的主要原因等结论,并论述了当前国内EBC涂层的研究发展,以期为未来航空发动机用环境障涂层材料的选择和高温水氧腐蚀的防护提供有益参考。

关键词： 碳基复合材料   陶瓷基复合材料   电磁波吸收特性   电磁波损耗机制  

摘要： 随着无线信息技术的飞速发展,电磁干扰问题日益突出,在全球范围内引起广泛关注。解决这一挑战的关键是开发能够吸收电磁波的材料。理想的吸波材料应为集承载、防热和强吸收于一体的结构性材料。本文总结了近年来碳基、陶瓷基复合材料及其电磁波吸收性能,这些吸收剂的最终目的是在较薄的涂层上实现更宽的有效吸收频率带宽;介绍了几种典型的、广受欢迎的复合材料的制备方法、结构及其电磁波损耗机制;阐述了现今吸波材料的优势、研究现状及存在的问题。最后,预测了吸波材料未来潜在的发展方向,采用理论、模拟计算以及实际实验紧密结合的手段设计和构筑碳基复合材料将会是必然趋势。

关键词： 陶瓷基复合材料   热分析方法   各向异性导热系数   CMC热端部件   跨尺度热分析方法  

摘要： 以陶瓷基复合材料(CMC)为代表的纤维增韧复合材料具有耐高温、高强度、低密度等特点,在航空燃气涡轮发动机、火箭发动机等动力装置中逐步得到工程应用。CMC材料因其自身特殊的结构特点,使得其导热系数呈现出明显的各向异性,进而导致传统基于均质金属材料的热分析方法将不再适用于CMC热端部件。总结了单向纤维、2/2.5维编织纤维、3维编织纤维等典型纤维增韧CMC材料导热系数预测方法的研究进展和CMC热端部件热分析方法的研究现状。综合来看,如何在热分析中高效引入CMC材料微观尺度信息,建立起精度高且工程可应用的CMC热端部件跨尺度热分析方法是目前亟需突破的技术难题。面向未来CMC热端部件的工程应用,基于三维微观结构特征重构的热分析模型是建立CMC热端部件高精度热分析方法的关键,同时热分析还需要同制造工艺、力学行为分析等进一步紧密结合。

关键词： 陶瓷基复合材料   工程结构材料   金属结构材料   超硬复合材料   国家重点研发计划   材料基因工程   问题导向   项目申报指南  

摘要： 近日,科学技术部发布国家重点研发计划“先进结构与复合材料”重点专项2021年度项目申报指南。指南中明确指出:2021年度指南部署坚持问题导向、分步实施、重点突出的原则,围绕高性能高分子材料及其复合材料、高温与特种金属结构材料、轻质高强金属及其复合材料、先进结构陶瓷与陶瓷基复合材料、先进工程结构材料、结构材料制备加工与评价新技术、基于材料基因工程的结构与复合材料7个技术方向。

关键词： 陶瓷基复合材料   舵面结构   石英灯加热  

摘要： 对陶瓷基复合材料舵面结构进行了力热耦合试验,采用模块化石英灯辐射加热系统对复合材料舵面进行加热,采用加载推杆对复合材料舵面施加力载荷。由于加载推杆前端深入加热区域,高温必然降低加载推杆的强度,因此,加载推杆采用水冷装置。试验结果对评价复合材料舵面结构在高温下的承载能力、使用寿命及安全可靠性具有重要意义。

关键词： 陶瓷基复合材料   天线罩   制备工艺  

摘要： 本文强调了陶瓷基复合材料用于天线罩制备的优势,并以无机先驱体浸渍烧成法、有机先驱体浸渍烧成法、无机盐溶液浸渍固化法为切入点,阐述了陶瓷基复合材料天线罩的主要制备工艺。在此基础上,对陶瓷基复合材料天线罩制备的未来发展方向进行了展望。

关键词： 陶瓷基复合材料   电火箭发动机   氮化硼   成果应用   电推进系统   控制精度   等离子体   空间站  

摘要： 金属所多项材料技术成果应用于空间站“天和”核心舱2021年4月29日,空间站"天和"核心舱发射成功,中科院金属所多项材料技术成果在"天和"核心舱获得应用。其中,首次应用于核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体采用了由金属所研制的氮化硼陶瓷基复合材料。电推进系统也称电火箭发动机,是一种先进的空间推进技术,其主要特点是比冲高、寿命长、控制精度高。霍尔推力器中等离子体的电离、加速均在由氮化硼陶瓷基复合材料做成的放电腔中完成,因此放电腔可以比喻成霍尔推力器的"心脏"。

关键词： C/C复合材料   C/C-SiC复合材料   陶瓷基复合材料   熔融渗硅  

摘要： 选用了三种不同结构的C/C多孔体进行液硅熔渗,采用扫描电镜、X-射线衍射、微纳CT、压汞等方法表征了熔渗前后材料的微观形貌、物相组成及孔隙结构。结果表明,熔渗后材料显气孔率均小于2%,实现了较好的致密化,C/C多孔体熔渗过程中可以采用高残碳树脂裂解形成的树脂碳或化学气相沉积形成的裂解碳进行保护,熔渗后其弯曲强度分别提高到1.5倍与2.5倍,而纤维未被保护的C/C多孔体熔渗后弯曲强度降低41%。