关键词： 碳纤维   超高温陶瓷   热防护   应用前景  

摘要： 随着航空航天领域对热防护材料温度要求的逐渐提升,传统的材料已经无法满足当前的需求。作为一种新型材料,碳纤维超高温陶瓷基复合材料兼具良好的超高温力学性能、抗氧化性能以及结构韧性,已经受到了超高温材料界的广泛关注。本文基于碳纤维超高温陶瓷基复合材料的发展和应用背景,分析了该材料的相较于传统热防护材料的优点,通过对材料制备工艺和当前的应用现状进行归纳,对制备工艺未来的发展方向以及碳纤维超高温陶瓷基复合材料未来的应用前景进行了分析和总结,文章结论对于碳纤维超高温陶瓷基复合材料后续研究工作的开展具有重要意义。

关键词： 陶瓷基复合材料   高温合金   陶瓷纤维   陶瓷基体   热稳定性能   切削加工   高温环境   发动机热端  

摘要： 目前,陶瓷基复合材料(特别是SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料)的高效高质量切削加工仍是制约其快速工程化应用的瓶颈问题,需要全面深入展开相关研究。陶瓷基复合材料(CMC)由陶瓷纤维和陶瓷基体组成,具有密度低、硬度高、热稳定性能优异及化学耐受性强等特点,其密度为高温合金的1/3,强度为其2倍,能够在1000~1500℃(比高温合金高出200~240℃)高温环境中长时间工作,是替代高温合金发动机热端结构材料的首选[1,2]。

关键词： 纤维增强陶瓷基复合材料   加工机理   传统加工方法   非传统加工方法  

摘要： 纤维增强陶瓷基复合材料具有高比模量、高比强度、低热膨胀系数、耐高温、耐腐蚀和耐磨损等许多优良的力学性能。这些优良的特性使其在航天航空等领域的应用日益增加。但纤维增强陶瓷基复合材料具有非均质性、各向异性、硬度高和脆性大的特点,是一种典型的难加工材料。因此,有必要对纤维增强陶瓷基复合材料的加工机理进行深入的研究。本文系统介绍纤维增强陶瓷基复合材料的传统加工和非传统加工研究现状,并对各种加工工艺方法的发展趋势、优缺点、适用范围、存在问题及相应解决方法进行总结和概括。和传统加工方法相比,非传统加工方法具有比较明显的优势,是当前发展的主要方向。

关键词： 航空发动机   低压涡轮   导向器叶片   陶瓷基复合材料   转子叶片   高温材料   高温部件   燃烧室  

摘要： 随着航空发动机性能的不断提高,对于先进材料的需求也日趋迫切。近年来,各大发动机厂商均加大投入力度,瞄准新一代耐高温材料——陶瓷基复合材料(CMC)。陶瓷基复合材料(CMC)由于具备低密度、耐高温、抗氧化等特性,成为航空发动机用高温材料的热点。发动机的高温部件主要包括燃烧室、高/低压涡轮及喷管等,其中高/低压涡轮部件主要包含导向器叶片、转子叶片及涡轮外环。

关键词： 战略新兴产业   结构功能一体化   陶瓷基复合材料   先进陶瓷   国家重大工程   高端装备制造   探索与实践   跨越式发展  

摘要： 先进陶瓷及陶瓷基复合材料作为新材料的重要分支,支撑着我国空天技术、国防工业、高端装备制造以及国家重大工程等领域的跨越式发展,是我国七大战略新兴产业和“中国制造2025”重点发展的十大领域之一。先进陶瓷及陶瓷基复合材料正向着高性能、高可靠性、低成本、绿色友好、结构功能一体化等方向不断发展。

关键词： 纤维   新型界面相   陶瓷基复合材料   制备   抗氧化  

摘要： 作为连续纤维增强陶瓷基复合材料的重要组成部分,界面相直接影响着复合材料的整体性能,因而其一直是该领域的重点研究方向之一。本工作在阐明界面相的基本功能和要求的基础上,介绍了目前备受关注的LaPO_(4)、Y_(2)Si_(2)O_(7)、CaWO_(4)、AlPO_(4)和MAX相等新型界面相的研究现状,从其晶体结构、热力学性能、制备方法及其在纤维增强复合材料中的抗氧化效果等方面进行了分析和讨论,最后展望了未来新型界面相的发展方向。

关键词： 平纹编织CMCs梁   损伤   非线性振动特性   变刚度   模态参数   位移幅频特性曲线  

摘要： 为研究平纹编织陶瓷基复合材料(CMCs)梁受损伤影响的非线性振动特性,分别开展了拉伸试验和振动试验。拉伸试验用于获得平纹编织CMCs受损伤影响的变刚度行为,多次正弦扫频试验用于获得振动载荷下平纹编织CMCs梁受损伤影响的非线性行为。拉伸试验得到的非线性应力-应变曲线表明材料受损伤影响变刚度行为明显。梁初始固有频率的试验值与理论值相比,相对误差<1%。振动试验结果从两方面表明了损伤对梁振动特性的影响:(1)模态参数的变化,固有频率从初始值(256.44Hz)不断减小,阻尼比呈现增大趋势,而共振位移幅值受固有频率和阻尼比的耦合作用发生非线性且非单调变化。固有频率的变化造成位移幅频特性曲线的左移现象;(2)位移幅频特性曲线的多峰现象,在多处载荷频率下产生了位移峰值点。

关键词： 碳化硅   陶瓷   复合材料   损伤识别   深度学习   图像分割   评估  

摘要： 为揭示陶瓷基复合材料的损伤演化与失效机理,开展了 2.5D-SiCf/SiC复合材料的X射线CT原位拉伸试验,得到了材料加载过程和失效断口的CT数据;采用基于深度学习的图像分割方法,利用图像处理软件建立了复合材料内部损伤的三维可视化模型;对拉伸产生的微裂纹进行了数量、体积、空间分布和空间角度分析。微裂纹分析表明:较高载荷状态下的拉伸微裂纹体积在0-5.3×10^(-4) mm^(3)之间,断口微裂纹体积在0-2.2×10^(-4 )mm^(3)之间,空间角度为0°和45°左右的微裂纹占主要部分,微裂纹与孔隙分布有很强的相关性。断口损伤分析表明:2.5D-SiCf/SiC复合材料的拉伸损伤包括纤维断裂、纤维拔出、基体开裂和界面脱粘,其中纤维拔出长度范围为16.02-250.32μm,平均长度为88.26μm;2.5D-SiCf/SiC复合材料的损伤分析表明基于深度学习的图像分割方法为揭示材料损伤演化机理与评估损伤程度提供了有效手段。

关键词： 陶瓷基复合材料   多尺度   本构模型   动力学   强度  

摘要： 对陶瓷基复合材料动力学强度设计方法的研究进展进行综述。介绍陶瓷基复合材料的应用现状,分析陶瓷基复合材料动力学强度设计的关键因素,包括多尺度建模方法、本构模型、强度模型和结构动力学分析。比较陶瓷基复合材料的多尺度表征中常采用的单一尺度法和均匀化方法,分析各自优缺点。介绍陶瓷基复合材料常用的本构模型,并指出陶瓷基复合材料结构振动分析需要更合适的本构模型。介绍陶瓷基复合材料常用的强度模型,并指出编织复合材料在复杂应力作用下强度的预测是当前主要难点。随后,介绍当前陶瓷基复合材料结构振动分析方法,主要包括模态分析和时域响应计算,并阐述了各自的优缺点。最后,对陶瓷基复合材料结构的动力学强度研究的发展趋势进行展望。

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。