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   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%。

关键词： 陶瓷基复合材料   热端部件   火焰筒   热冲击试验   航空发动机  

摘要： 连续纤维增韧的碳化硅复合材料火焰筒是航空发动机重要的热端部件之一,对其进行热冲击性能评估具有十分重要的意义。为了考察陶瓷基材料与金属材料的连接性能及火焰筒本体特征部位的抗热疲劳性能,采用扣锁式壁面温度测试方法和基于材料热响应试验制定的热冲击时域循环,对连续纤维增韧的碳化硅复合材料制备的航空发动机火焰筒试件进行燃气热冲击性能研究。试验中,通过准稳定壁温获取试验得到了火焰筒试验件准定常状态时外壁面温度参数;按照加速试车原则确定了热冲击时域循环参数;参照航空发动机100次起降对应的燃烧室经历的热载荷,以100次时域循环作为火焰筒试件试验评估的最终循环次。试验结果表明:经100次热冲击循环后,试件考核部位表现出较好的连接性和抗热疲劳性能,为连续纤维增韧的碳化硅复合材料制备的航空发动机热端部件的工程优选和设计优化提供了试验支撑。

关键词： 陶瓷基复合材料   二维编织   固有频率   迟滞回线   损伤分析  

摘要： 通过室温条件下的循环加卸载试验,研究编织SiC/SiC复合材料固有频率特性及内部损伤演化过程。结果表明:固有频率随循环加卸载过程中峰值应力的增大而减小,通过分别定义频率衰退参数Φ与模量衰退参数D表征了复合材料固有频率与弹性模量的折减程度。基于细观力学理论对编织陶瓷基复合材料循环加卸载迟滞回线进行理论计算,理论模拟结果与试验数据良好吻合。同时,分析计算结果还发现,随着循环加卸载过程中Φ的增加,材料弹性模量衰退参数D、界面脱粘比2l_(d)/l_(c)和纤维断裂概率q均呈明显上升趋势,当陶瓷基复合材料结构固有频率衰退1%时,基体出现开裂,界面发生脱粘;当固有频率衰退4.17%时,2l_(d)/l_(c)上升至1(即完全脱粘),q增加到2.5%,这表明复合材料固有频率的变化可以反映出材料内部的损伤失效过程。