关键词： 碳化硅陶瓷基复合材料   强韧化   自愈合抗氧化   电磁波吸收  

摘要： 为满足高推重比航空发动机在长时热力氧化环境下的使用需求和航空发动机关键热结构部件的隐身需求,碳化硅陶瓷基复合材料正朝着自愈合抗氧化、兼具承载和吸波性能的结构吸波一体化发展。本文分别介绍了碳化硅陶瓷基复合材料在强韧化、自愈合抗氧化、电磁波吸收三方面的设计原则,综述了在这三方面的研究现状。一种材料同时具有高强度高韧性、自愈合抗氧化和吸收电磁波三方面的性质将是结构功能一体化CMC-SiC未来发展的大趋势。

关键词： 陶瓷基复合材料   微焦点CT   断丝   孔隙率   纤维分布   衰减系数  

摘要： 陶瓷基复合材料具有耐高温、耐腐蚀、高比强度等诸多优点,在航空航天领域的应用越来越广泛。受制备工艺和原材料等原因限制,产品会产生各种缺陷。能够进行缺陷检测的无损检测方法有超声波、CT、红外热成像、X射线等。本文基于微焦点CT系统,开展调节片类薄壁陶瓷基复合材料的检测试验。确定微焦点CT具备整体零件亚毫米级孔检测能力,且测量结果更准确。微焦点CT可以获得夹杂物、裂纹、断丝等缺陷清晰检测图像,能够实现材料孔隙率计算。

关键词： 陶瓷基复合材料   航空发动机   尾喷口   燃烧室   涡轮  

摘要： 陶瓷基复合材料作为航空发动机候选材料之一,具有广泛的应用前景,本文主要概述了陶瓷基复合材料在欧美军民用航空发动机尾喷口、燃烧室和涡轮等热端部件方面的发展和应用。

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。