关键词： 复合材料   反应烧结   原位氮化   介电性能  

摘要： 碳化硅(SiC)纤维增强陶瓷基复合材料具有强度高,热稳定性好,耐腐蚀,抗氧化等优良性能,可作为结构及功能一体化吸波隐身材料,在航空航天、能源等高科技领域有广阔的发展前景。本研究以SiC纤维作为复合材料的增强体和吸波剂,以氮化硅(Si3N4)作为复合材料的基体,在基体中引入硼粉(B)原位氮化生成BN调节纤维与基体的结合力,最终通过反应烧结法制备SiC纤维增强陶瓷基复合材料。研究了B原位氮化对基体氮化率、相组成、微观结构、力学性能、介电性能以及可加工性能等的影响,同时探究了B原位氮化对复合材料性能的影响。研究结果表明:Zr02作为催化剂,提高了基体的氮化率。成型压力为8MPa的条件下,B含量为Owt%、5wt%、10wt%的样品经1390℃氮化处理后,氮化率分别为89.91%,89.15%,87.22%。而未添加ZrO2的含B量为Owt%、5wt%、10wt%的基体经1390℃氮化处理后,氮化率仅为59.11%,62.43%,64.60%,经1470℃氮化处理后,氮化率达到87.91%,85.02%,83.08%。原位生成的BN呈弯曲的片层状,在Si3N4晶粒周围形成类似于核-壳结构。随着B原位氮化生成BN含量的增加,β-Si3N4相的量增加,基体的孔隙率逐渐增加,弯曲强度逐渐降低。B原位氮化生成的BN有效地改善了基体的机械加工性能及介电性能,在2-18GHz的频率下,基体的介电常数和介电损耗正切值随着B原位氮化生成BN量的增加而降低。对于添加ZrO2的基体,当B含量为10wt%时,基体的介电常数为3.36-3.81,介电损耗正切值为3.62×10-3-1.38×10-2。而未添加Zr02的基体经1470℃氮化处理后才充分氮化,B含量为10wt%的基体介电常数为3.26-3.57,介电损耗正切值为 1.01×10-3-1.07×10-2。原位生成的BN改善了纤维与基体的结合状态。未添加B的复合材料断面为脆性断裂,无SiC纤维拔出,纤维与基体结合较强。添加B粉原位生成BN后,复合材料断面有明显的SiC纤维拔出和解离脱粘,为假塑性断裂行为。在2-18GHz的频率下,陶瓷基复合材料介电常数和介电损耗正切值随着B原位氮化生成BN量的增加而下降。此外,提高SiC纤维体积分数后,介电常数和介电损耗正切值也随之增加。

关键词： 西北工业大学   航空馆   陶瓷基复合材料   飞机模型  

摘要： 一个没见过世面的高中生,父母都是老实巴交的农民,之所以自作主张填写清一色的西部院校,是羡慕这里的西北风情,可以特意把自己放逐在历史的天际。想象着自己孤独的影子映着西北的残阳,慢慢拉长,心情也渐渐沉淀。'那里有城墙……'古老的城墙,犹如一个饱经沧桑的老人,在中国地图的中心默默守望。对城墙的憧憬,成为我来西安最大的心灵慰藉。

关键词： 陶瓷基复合材料   航空发动机   涡轮部件  

摘要： 陶瓷基复合材料因其密度小、耐高温等优点,成为当前航空发动机涡轮部件材料研究的热点。尽管我国对其制备技术、性能、检测等方面开展的研究较少,但从长远来看,它仍是我国航空发动机制造商和维修服务供应商必须开展研究的方向。因此,本文对这一研究的进展情况进行了较为详细的梳理。

关键词： PIP   短切碳纤维   陶瓷基复合材料   SEM   微观结构  

摘要： 为充分了解C/SiC复合材料的各项技术指标,扩展其应用范围,利用先驱体浸渍裂解(PIP)法将原料球磨,经过模压和高温烧结制得掺有短切碳纤维的C/SiC陶瓷基复合材料,并利用扫描电子显微镜(SEM)技术观测C/SiC复合材料的破坏界面形态,分析C/SiC复合材料的断裂方式与失效机理。研究表明:制得的C/SiC陶瓷基复合材料力学性能优于单一陶瓷材料,其断裂大致包含以下几个过程:首先碳化硅基体在应力作用下发生开裂产生裂纹,然后随着应力增加裂纹不断往纤维和基体的界面处扩展,随着应变增长纤维开始出现脱粘、拔出和断裂。

关键词： 陶瓷基   复合材料   连续纤维   制备技术   发展趋势  

摘要： 作为结构材料,陶瓷具有耐高温能力强、抗氧化能力强、硬度大、耐化学腐蚀等优点,但缺点是呈现脆性,不能承受剧烈的机械冲击和热冲击,因而严重影响了其应用。为此人们通过采用连续纤维增韧方法改进其特性,进而研发出连续纤维增强陶瓷基复合材料。笔者主要综述了陶瓷基连续纤维增强复合材料的制备方法,并分析了各种工艺的优缺点。在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题的基础上,提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。

关键词： SiC/SiC复合材料   耐高温   抗氧化   热端构件  

摘要： 碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料具有轻质、耐高温、抗氧化的优异特性,在航空领域,如航空发动机的热端构件、高温结构功能一体化构件,航天及空天飞行器热防护结构部件、动力系统热端部件等领域具有广泛的应用前景,受到美国、欧洲、日本等国研究人员的广泛关注。本文从组成、制备工艺、加工工艺和考核应用等方面,综述了SiC/SiC复合材料的国内外研究进展,并指出了目前面临的问题和机遇。

关键词： 固体力学   陶瓷基复合材料   有限元方法   应力-应变响应   材料非线性  

摘要： 提出1种高效的非线性有限元计算模型,可预测平纹陶瓷基复合材料的非线性力学行为。利用双组元模型理论确定两虚拟组分材料纤维束单元及等效介质单元的非线性材料性能,运用有限元分析软件并自定义用户子程序实现了材料单轴拉伸应力-应变响应及断裂破坏的预测,分析得到纤维束偏移角度对材料刚度及强度的影响。预测结果与试验数据吻合良好,验证了非线性双组元模型的良好计算效果。该模型建模简便,计算效率比常规有限元模型高至少1个数量级,可为分析大尺度的纺织陶瓷基复合材料与结构提供有效方法。

关键词： 纳米碳管   陶瓷基体   复合材料   有限元分析   热残余应力  

摘要： 针对纳米碳管与陶瓷材料热膨胀系数的差异导致的热失配问题,采用复合材料细观力学方法,利用有限元分析软件ANSYS建立了不同长径比的纳米碳管增强陶瓷基复合材料模型,模拟降温冷却过程中纳米碳管的性质对纳米碳管增强陶瓷基复合材料热残余应力变化特征的影响;利用轴对称体弹性力学理论导出纳米碳管贯穿陶瓷基体时纳米碳管增强复合材料的热残余应力解析式,所得结果与数值模拟结果一致,证明数值模拟方法的可靠性.研究表明:纳米碳管的弹性模量、热膨胀系数、体积分数、长径比和温度差等因素的变化对复合材料热残余应力有不同程度的影响.

关键词： 涡轮叶片   精铸控形   精铸控性   陶瓷基复合材料  

摘要： 空心涡轮叶片一直是制约我国高性能航空发动机研制的瓶颈。针对空心涡轮叶片精铸合格率较低的问题,在讨论涡轮叶片精密铸造工艺的基础上,从精铸"控形"及"控性"两方面,对涡轮叶片精铸成形技术的研究成果进行了总结。此外,围绕未来更高性能航空发动机涡轮叶片,从材料、结构、工艺的角度对其发展趋势进行了讨论。分析认为,陶瓷基复合材料有望在发动机涡轮叶片上得到更广泛的应用。

关键词： 陶瓷基   复合材料   连续纤维   制备技术   发展趋势  

摘要： 作为结构材料,陶瓷具有耐高温能力强、抗氧化能力强、硬度大、耐化学腐蚀等优点,然而呈现脆性,不能承受剧烈的机械冲击和热冲击等缺点,严重影响了它的实际应用。为此,人们通过采用连续纤维增韧方法改进其特性,研发出连续纤维增强陶瓷基复合材料。本文综述了陶瓷基连续纤维增强复合材料的制备方法,分析了各种工艺的优缺点。在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题基础上,提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。