关键词： 陶瓷基复合材料   超疏水涂层   大气等离子喷涂   疏水性能   微纳米乳突结构  

摘要： 为了研究开发新型超疏水涂层的制备方法,改善涂层的结构与性能,以Al_2O_3-40%TiO_2(AT40)、PFA(全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)粉末为原始材料,采用大气等离子喷涂(APS)技术,并调整电流、氩气流量等喷涂参数,在铝合金基体表面制备了两种不同的AT40/PFA复合超疏水涂层。利用相对应的测试仪器及分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构、摩擦系数及基本性能等进行了表征分析。结果表明,两种涂层的相组成均为C_(20)F_(42)、Al_2TiO_5及少量的γ-Al_2O_3、α-Al_2O_3相;涂层表面均为圆形和椭圆形的粒状突起结构,其中突起结构的表面均存在类似荷叶表面结构的二元微纳米乳突结构,其表面粗糙度为9.3μm和12.41μm;所得涂层具有良好的综合性能,与水的静态接触角均达到了150°以上,滚动角为4～5°;在其他参数不变的情况下,随着电流的增大及氩气流量的减小,涂层中的陶瓷相含量增加,涂层的粗糙度、摩擦系数、显微硬度及结合强度均增大。

关键词： 增韧陶瓷   制备方法   强韧化机制   匹配原则   影响因素  

摘要： 晶须增韧陶瓷基复合材料的迅速发展,开辟了一条改善陶瓷材料脆性非常有效的途径。明显的韧化效果以及这类复合材料具有的良好高温力学性能,使其成为高技术陶瓷研究开发的一个前沿领域。笔者综述了晶须增韧陶瓷基复合材料的制备方法和强韧化机制,分析了晶须增韧陶瓷基复合材料匹配原则及影响因素,最后指出晶须增韧陶瓷基复合材料这一研究领域发展趋势。

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

摘要： 陶瓷基复合材料(CMCs)是新一代高推重比航空发动机高温部件的主要候选材料。然而在应用环境中,陶瓷基复合材料部件却面临着在高温水蒸气环境下存在性能退化(通称水氧腐蚀)及易受CMAS高温熔盐侵蚀的严峻挑战。而采用环境障涂层(EBC)可以使陶瓷基复合材料热端部件有效抵御发动机环境对基底表面的热腐蚀,提高其高温稳定性。本文在综述了环境障涂层研究的进展的基础上,分析了环境障涂层研究面临的挑战和机遇,提出了急需解决的技术问题。设计出多层多组分甚至多尺度结构的EBC涂层并通过选择适宜的涂层工艺得到高性能涂层,虽具有很大的挑战性,却能满足陶瓷基复合材料高温构件对EBC涂层的迫切需求。

关键词： 单向陶瓷基复合材料   轴向拉伸曲线   剪滞模型   细观力学参数   参数识别  

摘要： 为了确定陶瓷基复合材料组分材料的细观力学参数,对陶瓷基复合材料拉伸曲线与细观力学参数之间的关系进行了研究,提出了基于单向陶瓷基复合材料拉伸曲线的细观力学参数的识别方法。单向陶瓷基复合材料典型的拉伸曲线可分为三段:初始线性段、过渡段以及第二线性段。基于剪滞模型,建立单向拉伸曲线初始线性段的斜率、第二线性段的斜率以及截距的表达式,并将理论值与实验值进行比较,从而识别出细观力学参数。最后将识别出的细观力学参数带入剪滞模型,并预测SiC/SiC单向陶瓷基复合材料的轴向拉伸应力应变曲线。预测结果与实验吻合很好,说明该细观力学参数的识别方法是可行的。同时采用另一种方法测量纤维弹性模量。两种方法的测量偏差小于5%,进一步证明了本文方法是合理的。

关键词： CMC   涡轮导向叶片   有限元分析  

摘要： 陶瓷基复合材料是各向异性材料,且材料主向随结构位置的不同而变化,文章以涡轮导向叶片为例,采用局部单元坐标系变换的方法,进行了陶瓷基复合材料有限元分析方法的研究。本方法可为CMC结构件有限元分析提供参考。

关键词： 磨料水射流   结构陶瓷   复合材料  

摘要： 结构陶瓷因为具有优异的机械性能和稳定性,可应对高载、高温、强腐蚀等苛刻工况。在陶瓷中添加第二相,可有效改善陶瓷脆性,提高使用安全性和寿命。但是结构陶瓷及陶瓷基复合材料的高硬度也造成加工困难。磨料水射流作为一种特种加工方式,在钻削陶瓷方面,具有高效率、低成本等优势。虽然已有大量关于磨料水射流加工结构陶瓷的研究报道,但是关于磨料水射流钻削陶瓷基复合材料的研究却寥寥无几。本文总结了磨料水射流加工陶瓷的优势及机理,并且介绍了已有的关于陶瓷基复合材料磨料水射流加工性能的研究工作。

关键词： 纤维增强   陶瓷基复合材料   3D打印   力学性能  

摘要： 陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐磨、耐腐蚀等优良特性,具有广泛的应用前景。基于陶瓷浆料挤出的自由挤出成型工艺是复杂陶瓷制件成型的重要发展方向。同时,对陶瓷材料的增强改性亦是目前研究的热点问题。选用短切碳纤维作为增强相改性陶瓷浆料,通过自由挤出成型工艺成型陶瓷构件。使用长度为0.3 mm的短切碳纤维作为增强相制备混合浆料。通过陶瓷浆料3D打印机打印成型坯体,坯体成型后用热风辐射干燥。充分干燥后的坯件经过烧结,得到致密度较高的陶瓷制件。通过压缩试验对制得的试验件进行性能研究。分析得到,随着纤维含量的增加,试验件断裂韧性有所提升。制得的碳纤维含量为5 wt.%的试验件表现出更好的断裂韧性性能。

关键词： 航空发动机   陶瓷基复合材料   未来发展  

摘要： 从古至今,人们无不向往在蓝天翱翔。从嫦娥奔月等一系列神话故事中,我们可以看到古代人对天空的神往。但由于古代科技的局限性,人们无法突破时代生产力的上限。现代以来,航空技术的不断向前发展让人们得以实现飞天的梦想,翱翔于蓝天,乃至深入太空。航空发动机作为航空器的核心,对航空器发挥其效用起着不可忽视的作用。从英国工业革命之初的蒸汽发动机,到如今高端精端材料所做的陶瓷复合材料涡轮发动机,发动机在一步一步随着科技的进步而进步。当前,对航空发动机的推动需要瞬间的爆发性能量,才能够将航空器直接推入天空,那么发动机所需要承载的便是那些能量爆破时所迸发的超强的气压和能量。寻找一种密度小并且能够耐住高温的材料是制成一个航空器所需发动机的关键一步。文章通过关注当今时下热点陶瓷基复合材料,分析目前对航空发动机陶瓷基复合材料的最新研究动向及其进展,展望航空发动机发展的未来方向。

关键词： 陶瓷基复合材料   钎焊   固相扩散焊   液相扩散焊  

摘要： 目前,钎焊是连接陶瓷基复合材料与金属比较成熟的方法,研究了陶瓷基复合材料与金属之间的焊接新方法,包括固相扩散焊、液相扩散焊以及辅助脉冲电流扩散焊,其中液相扩散焊包括瞬间液相扩散焊和部分瞬间液相扩散焊。

关键词： Si-O-C陶瓷   界面层   抗弯强度   热膨胀   陶瓷基复合材料  

摘要： 以CVI方法制备基体、以PIP工艺制备界面层成功制备出了具有Si-O-C界面层的碳纤维增强Si-C-N陶瓷基复合材料(C/Si-O-C/Si-C-N),研究了Si-O-C界面层对C/Si-C-N复合材料力学性能和热膨胀性能的影响。结果表明:C/SiO-C/Si-C-N的抗弯强度与C/PyC/Si-C-N基本相当,Si-O-C界面层在C/Si-C-N中可起到与PyC界面层基本相同的作用;在实验温度区间内,C/Si-O-C/Si-C-N平均热膨胀系数比C/PyC/Si-C-N略有升高。