关键词： 中国工程院院士   空间遥感   陶瓷基复合材料   自主可控   关键技术实现   中国科学院上海硅酸盐研究所   精益求精   团队  

摘要： 董绍明是中国工程院院士、中国科学院上海硅酸盐研究所学术委员会主任,自从20年前在法国接触陶瓷基复合材料那一刻起,就与之结下了不解之缘。回国后,他带领团队突破设备、技术等重重封锁,克服资金、场地短缺等重重困难,为我国新一代空间动力系统、高分辨率空间遥感和新型飞行器研制关键技术实现自主可控作出了巨大贡献。"只能成功,不能失败。"董绍明深知自己所从事的这项工作的重要性。带着这样的信念,他带领团队稳扎稳打、精益求精。

关键词： 战略新兴产业   陶瓷基复合材料   新技术产业   传统产业   重大发展战略   功能集成   国家重大工程   环境友好  

摘要： 先进碳碳和陶瓷基复合材料作为新材料的重要组成部分,支撑着我国新技术产业、国防工业及国家重大工程领域的发展,肩负着带动传统产业和支柱产业升级改造与更新换代的职责,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。先进碳碳和陶瓷基复合材料正向高性能、高可靠性、功能集成、环境友好、低成本等方向发展。

关键词： 碳纳米管(CNT)纸   陶瓷基复合材料   层状结构   屏蔽效率   介电性能  

摘要： 将单层碳纳米管(CNT)纸浸渍酚醛树脂致密化,通过树脂碳层层焊接得到厚度约为2.6 mm的CNT纸/SiC层状梯度复合材料,由13个CNT纸/SiC复合材料结构层和12个膨胀石墨增韧树脂C界面层组成,SiC含量沿厚度方向由中心向两端呈递增的对称梯度分布。CNT纸/SiC层状梯度复合材料的体积密度为1.65 g/cm^3,开气孔率为7.25%,在宏观尺度范围获得在SiC基体中均匀弥散分布的高含量的CNT。在X频段范围,CNT纸/SiC层状梯度复合材料600℃时的平均总屏蔽效率(37.19 dB)高于室温(35.00 dB)。较之室温时的屏蔽性能,CNT纸/SiC层状梯度复合材料600℃时的反射系数略有减小,但吸收系数明显增加,透射系数由0.0003减小至0.0002,展示了良好的在电磁屏蔽领域尤其是高温屏蔽领域的应用前景。在X频段范围,随温度由室温升高至600℃,CNT纸/SiC层状梯度复合材料的虚介电常数平均值由114.6增大至149.1;平均损耗正切值由1.62增大至1.79。

关键词： 陶瓷基复合材料   多层界面   扩展有限元法   内聚力模型  

摘要： 针对多层界面相对陶瓷基复合材料(CMCs)横向开裂行为的影响进行了细观有限元模拟。在代表体单元模型中,按照界面相各亚层的实际厚度建立多层界面相几何模型,然后赋予各亚层对应的组分材料参数,建立细观有限元模型。在此基础上,分别采用扩展有限单元法(XFEM)和内聚力界面模型来模拟CMCs中的开裂裂纹和脱粘裂纹,实现复合材料横向开裂过程的模拟。对单层BN界面相和(BN/SiC/BN)、(BN/SiC/BN/SiC/BN)两种多层界面相的模拟结果进行了对比。可以看出,所研究的SiC/SiC复合材料在横向载荷作用下,首先在纤维与界面相之间产生脱粘裂纹,脱粘裂纹扩展后引起外侧基体开裂,最终引起复合材料横向失效;与单层界面相相比,多层界面相将引起不同形态的脱粘裂纹,其横向开裂应变高于单层界面相,开裂位置也存在显著差异。

关键词： 陶瓷基复合材料   C/C-SiC   固冲发动机   热防护  

摘要： 以解决固冲发动机长时间工作的热防护需求为目标,通过归纳概括国内外碳化硅陶瓷基复合材料应用于固冲发动机燃烧室、喷管和燃气阀的研究现状,获得了碳化硅陶瓷基复合材料耐高温、抗烧蚀以及高强度的优异性能。结合固冲发动机工作特点及关键技术,分析了C/C-SiC复合材料应用于固冲发动机各个长时间工作高温部件的可行性,并提出实际应用中存在的难题。

关键词： 石英纤维   氮化硼   复合材料   透波  

摘要： 以环硼氮烷为氮化硼陶瓷先驱体,2.5D石英纤维预制体为增强体,制备了2.5D石英纤维增强氮化硼陶瓷基(2.5D SiO2f/BN)复合材料。本文对环硼氮烷进行了结构表征,考察了2.5D SiO2f/BN复合材料的致密化效果、力学性能和介电性能。研究表明,2.5D SiO2f/BN复合材料外层致密,内部疏松多孔,具有优异的力学性能和介电性能,可用于天线罩透波材料。

关键词： 陶瓷基复合材料   火箭弹天线罩   瞬态动力学   撞击历程  

摘要： 本文以陶瓷基复合材料天线罩为研究对象,建立了陶瓷基复合材料天线罩和冲破式多瓣分离复合材料易碎盖的有限元模型,采用Abaqus软件进行了陶瓷基复合材料天线罩撞击冲破式多瓣分离复合材料易碎盖过程中的瞬态动力学分析,结合Fortran软件编程,得到了整个撞击过程的动态响应和失效模式,计算结果表明,天线罩撞击易碎盖后,其结构完整性良好,易碎盖从预定的应力槽破坏;进行了天线罩撞击易碎盖的试验,试验结果与有限元仿真结果的一致性良好,为类似型号的设计提供了技术支持。

关键词： SiCf/SiC陶瓷基复合材料   低压涡轮导叶   热疲劳试验   损伤分析   纤维氧化   航空发动机  

摘要： 针对2D编织SiCf/SiC陶瓷基复合材料(CMC)低压涡轮导叶开展热疲劳试验研究。基于SiCf/SiC-CMC不导电的特性,通过高频电磁感应加热金属传热结构,再由金属热辐射加热CMC试件的方式建立热疲劳试验系统。开展了最高温度902℃且模拟CMC导叶径向温差的热疲劳试验。经过1000循环后,叶片质量减小,叶盆及叶背表面粗糙度明显增大,未出现破坏性长裂纹。通过电镜观测发现,叶片表面出现基体脱落形成的凹坑。对试验后的叶片表面及内部材料进行元素分析对比,发现叶片表面基体脱落处的SiC纤维出现了明显的氧化现象。

关键词： 陶瓷基复合材料   槽型梁   组合加载   破坏模式   承载性能  

摘要： 陶瓷基复合材料典型结构件的承载性能研究不足。针对2D-C/SiC槽型梁开展弯扭组合加载下的损伤-破坏特性试验研究,通过变形监测和裂纹观测,分析了槽型梁试件的承载性能、损伤过程及其失效机理。结果表明,复杂加载下,分层和屈曲是2D-C/SiC槽型梁的主要损伤形式,其破坏过程非常复杂,应变响应通常发生波动和突变,力学性能严重劣化,极限承载能力较低。与完好试件相比,翼缘开孔试件的损伤-断裂机理发生改变,分层起始载荷与局部屈曲载荷明显降低。

关键词： 陶瓷基复合材料(CMC)   环境障涂层(EBCs)   水氧腐蚀   热端部件  

摘要： 陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,CMC)具有耐高温、低密度、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等一系列优越性能,被视为新一代高推重比航空发动机高温部件的首选材料。但CMC在应用环境中存在抗水汽氧化性能不足等问题,需要在环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBCs)的保护下长期服役。首先介绍了陶瓷基复合材料和环境障涂层的整体发展现状,其次分别对陶瓷基复合材料和环境障涂层进行详细论述;综述了陶瓷基体、纤维、界面层和陶瓷基复合材料的研究进展、应用情况以及近些年国内外学者新的研究成果;同时介绍了环境障涂层的研究进展、制备方法,并综述了其失效机理的研究进展;总结了陶瓷基复合材料和环境障涂层当前存在的问题,并对今后研究工作的重点作出了展望。