关键词： 陶瓷基复合材料   循环热冲击   损伤机制   损伤演化律   塑形理论  

摘要： 陶瓷基复合材料结构在服役过程中不可避免地经受热冲击(较高的热应力梯度)而产生热机械损伤,因此,建立含循环热冲击预损伤材料的损伤本构模型,以描述材料在热机械载荷作用下的力学行为,对材料结构损伤容限设计与结构完整性评估非常重要.本文首先对经历了循环热冲击的材料进行单调拉伸损伤实验,发现对于含循环热冲击预损伤的材料,其弹性模量的下降与所施加的应变直接相关.然后在连续介质损伤力学的框架下,基于平面应力假设,建立了含循环热冲击预损伤材料的损伤演化模型,该模型所涉及的参数可通过一个偏轴(45°)以及两个正轴(平行于两个主方向)的单调拉伸试验获得.最后,采用经典塑性理论对由基体损伤引起的非弹性应变进行了描述.本文所提出的应变损伤宏观模型可以描述陶瓷基复合材料在热机械载荷作用下的损伤演化,同时弥补了含预损伤的陶瓷基复合材料在机械载荷下损伤本构模型在理论及实验研究方面的不足.

关键词： 陶瓷基复合材料   强度   损伤演化   损伤耦合   失效准则  

摘要： 基于陶瓷基复合材料在多轴应力作用下的各向异性损伤演化机制,提出损伤解耦分析的模型和方法,实现定量描述损伤分量之间的耦合影响效应。考虑损伤引起的内应力强化,通过引入有效应力的概念,对微细观损伤造成的材料承载性能衰减进行了表征,并提出复杂应力条件下强度失效判别的最大有效应力判据和二次有效应力判据。采用平纹编织C/SiC复合材料,开展了轴向拉伸加卸载、偏轴拉伸加卸载和面内剪切加卸载试验,进行了损伤演化和强度失效分析。模型和试验结果对比分析表明,本文提出的强度理论具有合理性,预测结果准确。

关键词： 界面力学   单向复合材料   碳纤维   剥离强度   横向弯曲试验  

摘要： 编织复合材料由于其复杂的纤维编织结构,其界面力学性能的测试与表征较困难。为了研究编织复合材料的界面力学性能,探明复合材料界面剥离强度,文中设计并制备了单向模型复合材料,开展相关横向弯曲试验。结果表明,C/SiC采用PyC界面时,其界面剥离强度约为3 M Pa,远低于界面剪切强度。通过对界面强度的综合分析,揭示了编织复合材料的界面力学性能。文中研究不仅对拓展C/SiC的应用具有重要的经济意义,而且可为编织复合材料界面力学的研究提供一定的理论和试验支撑。

关键词： 高温陶瓷纤维   高温陶瓷基体   复合材料   热防护材料  

摘要： 耐高温陶瓷纤维增强高温陶瓷被认为是改善高温陶瓷材料断裂韧性低(脆性大)、高温强度低、抗热震性能差等突出问题的有效途径。利用高温陶瓷纤维复合高温陶瓷所获得的复合材料在极端环境中能够保持稳定的物理和化学性质,是高超声速飞行器和大气层再入飞行器鼻锥及前缘等部件最有前途的候选热防护材料。本文主要对近年来高温陶瓷纤维、高温陶瓷基体及其复合材料的材料体系、制备工艺、性能特点及应用前景等研究成果进行了归纳、总结,分析了高温陶瓷复合材料的优缺点,提出了存在的主要问题,并探讨了今后的主要研究目标和重点发展方向。

关键词： 化学气相浸渗   纤维束复合材料   拉伸强度   拉伸行为  

摘要： 为了探究C纤维和SiC纤维对SiC陶瓷基复合材料力学性能的影响,采用化学气相浸渗法(CVI)制备了纤维束复合材料Mini-C/SiC和Mini-SiC/SiC,测试了C纤维束、SiC纤维束、Mini-C/SiC和Mini-SiC/SiC复合材料的拉伸强度,利用两参数Weibull分布模型研究了强度分布,并观察了复合材料的断口形貌。结果表明:两参数Weibull分布可有效合理地表征强度分布,并准确地进行强度预测。Mini-C/SiC复合材料的拉伸强度高于Mini-SiC/SiC复合材料,且C纤维束和Mini-C/SiC复合材料拉伸强度的分散性低于SiC纤维束和Mini-SiC/SiC复合材料。C纤维束发生韧性断裂,SiC纤维束发生脆性断裂。当基体裂纹达到饱和状态时,Mini-C/SiC复合材料继续变形直至断裂,而Mini-SiC/SiC复合材料随即发生断裂,Mini-C/SiC复合材料的断口主要以纤维丝和纤维簇的拔出为主,而Mini-SiC/SiC复合材料的断口主要以纤维丝的拔出为主。该实验结果将为SiC陶瓷基复合材料的设计与制备提供参考与借鉴。

关键词： 陶瓷基复合材料   高温隐身   吸波   聚合物转化陶瓷   3D打印  

摘要： 陶瓷基结构吸波复合材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等诸多优点,是解决武器装备热端隐身问题的关键材料,具有重要应用前景和战略意义。本文介绍了陶瓷吸波材料的微观-宏观多级设计方法,综述了掺杂改性碳化硅陶瓷、钡铁氧体陶瓷、聚合物转化陶瓷(PDCs)、3D打印多孔陶瓷及陶瓷蜂窝、连续纤维增强陶瓷基复合材料(CFCMC)等新型陶瓷基复合材料的最新研究进展,展望了结构吸波一体化的陶瓷基复合材料的发展趋势,提出微观-宏观多级结构设计的纤维增强陶瓷基复合材料将是未来高温隐身材料领域的重要发展方向。

关键词： 发动机制造商   碳纤维复合材料   GE   直接驱动   陶瓷基复合材料   燃油消耗   涡轮增压器   风扇叶片  

摘要： GE航空集团将高可靠性的发动机产品与完善的客户支援结合,在商用航空发动机市场取得了成功。'没人能准确地预测未来,但我们一定要为未来做好准备,而且是目的明确地做好准备',这是GE航空百年来长盛不衰的经营哲学。回首百年发展历程,GE航空集团始终将客户价值置于其创新理念的核心地位.

关键词： C/C   复合材料   C/SiC   复合材料   超高温陶瓷   基体改性   烧蚀性能  

摘要： 从复合材料的多尺度结构构筑出发,简述了超高温陶瓷改性碳基、陶瓷基复合材料的制备方法及其优缺点。综述了均质和非均质结构超高温陶瓷改性碳基、陶瓷基复合材料的结构设计、制备工艺、力学性能和烧蚀性能。提出设计开发低成本、短周期新工艺以及与现有工艺的有机结合以制备出更高综合性能要求的复合材料,是未来的主攻方向。从材料结构设计上,指出未来努力的重要方向。

关键词： 航空发动机   连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CFCC)   热端部件   涡轮叶片   尾喷管密封片   燃烧室  

摘要： 介绍了连续纤维增韧陶瓷基复合材料的结构组成以及陶瓷基体材料、增强体纤维、界面层的发展情况,概述了连续纤维增韧陶瓷基复合材料在国内外航空发动机热端部件上的应用。从工程运用角度,探讨了连续纤维增韧陶瓷基复合材料工程化运用面临的问题及解决措施。结合我国航空发动机的发展需求及连续纤维增韧陶瓷基复合材料研究、应用现状,提出了加快连续纤维增韧陶瓷基复合材料研究及工程化应用的建议。

关键词： 陶瓷基复合材料   碳化硅纤维   先驱体裂解   发动机  

摘要： 航空发动机是飞机的'心脏',其使用工况十分复杂,且寿命要求极高:与飞机相比,关键热端结构材料的使用温度更高(通常在1000℃以上);与航天相比,材料的使用寿命更长(一般要求3000h以上)。因此,能同时满足航空发动机高温、长寿命使用要求的材料体系非常有限,而逐渐发展成熟的陶瓷基复合材料则正在成为一种理想的解决方案。