关键词： 制造技术   制造工艺   零件结构   陶瓷基复合材料   生产周期   技术驱动   西科斯基   航空领域   虚拟现实技术  

摘要： 增材制造技术"增材制造"技术,也称"增量制造"、"添材制造"、"添加式制造"技术,俗称"3D打印"技术,是一种通过材料逐层添加堆积、实现构件"无模"成型的数字化制造技术,可将材料从相对简单的形态直接成形出形状复杂的零件结构,能够大幅度缩短生产周期,有效降低物料消耗,被誉为新工业革命的重要突破口之一,是近年来的一大焦点技术。应用扩展关键词无论一项技术有多热门,都需要通过大量的实际应用来检验其真正价值。2013年,增材制造技术正在向更为宽广的领域展现自己的潜能。航空领域。

关键词： 陶瓷基复合材料   拉伸   加卸载   应力-应变行为   断裂统计  

摘要： 为了研究国产2D-SiC/SiC复合材料的拉伸损伤行为以及低周循环载荷作用下的力学性能,通过试验和建立加卸载细观力学模型,对其拉伸加卸载行为进行了探讨。建立了单向连续纤维增强陶瓷基复合材料加卸载细观力学模型,得到了初始加载、卸载和重新加载时的应力-应变关系;利用断裂统计方法得到了基体裂纹数随应力变化的关系和复合材料失效判断条件。经过应力转化,将该模型应用于国产二维编织SiC/SiC复合材料。对单向加载试件,采用正交试验方法和最小二乘法得到基体Weibull模量和界面剪切阻力,通过控制材料失效强度与试验结果一致,得到纤维Weibull模量。由上述参数确定的2D-SiC/SiC复合材料拉伸循环加卸载应力-应变曲线与实测曲线吻合很好。通过Matlab编程得到2D-SiC/SiC复合材料单向加载时基体开裂过程图。结果表明,2DSiC/SiC复合材料失效时,基体裂纹分布相对比较均匀;基体裂纹数随应力单调增加,未出现持平段,表明材料失效时,基体裂纹还没有达到饱和。

关键词： 陶瓷基复合材料   复合材料力学   C   SiC复合材料   行为研究   连续纤维增韧   力学性能   高温环境   破坏行为  

摘要： 以C/SiC和SiC/SiC复合材料为典型代表的连续纤维增韧陶瓷基复合材料,因为其在高温环境下稳定且优异的力学性能,以及类似于金属材料的韧性断裂破坏行为,使得其在某些特定的材料使用领域,如航空航天领域,具有无可替代的重要地位。

关键词： Silicon carbide   Titanium carbide   Polycarbosilane   Ceramic matrix composites   Polymer infiltration pyrolysis  

摘要： To fabricate Si-Ti-C-O matrix, we introduced titanium to polycarbosilane by simply mixing titanium isopropoxide and polycarbosilane. The mixed solution was cured at 200 degrees C and heat treated at 1300 degrees C both with inert atmosphere. We successfully synthesized the Si-Ti-C-O matrix. It is confirmed that Si-Ti-C-O matrix has Si-O-Ti connection by FT-IR spectroscope and TiC phase by XRD analysis. For TiC phase, it is expected that Si-Ti-C-O matrix composite has better thermal properties like oxygen resistance and mechanical strength at high temperature.

关键词： 金属骨架陶瓷基复合材料   涡轮导叶   试验   力学性能   航空发动机  

摘要： 金属骨架陶瓷基复合材料涡轮导叶(金属骨架陶瓷导叶)耐高温、耐腐蚀、密度小,且韧性好,解决了高温合金难以承受越来越高的涡轮前温度的难题。介绍了金属骨架陶瓷导叶的国内外研究背景,分析了该导叶工程应用的关键技术:认为通过改变陶瓷叶型与金属骨架沿周向的接触方式(柔性接触和点/线接触)可缓解二者的周向热变形协调,尽量减少陶瓷叶型与金属支撑板的刚性接触有益于径向热变形协调;金属与陶瓷基复合材料之间的连接必须解决化学相容性与物理匹配性的问题;探讨了该导叶的力学性能计算及试验验证方法。最后指出了金属骨架陶瓷导叶未来的研究方向。

关键词： 陶瓷基复合材料   复合材料技术   火花等离子烧结   C   SiC复合材料   化学气相渗透   超音速飞行器   加工   化学气相反应  

摘要： 液相硅渗透（LSI）方法制备C／SiC复合材料．相对于其他SiC基体成型技术，如化学气相渗透（CVI）、聚合物陶瓷先驱体浸渍一裂解（PIP）、化学气相反应（CVR）等，是一种低成本快速的陶瓷基复合材料（CMC）制备技术，材料致密性高，具有抗氧化性，且耐高温机械磨损性能优异，已在豪华汽车和飞机刹车盘、空间望远镜镜面、再人大气层飞行器的结构热防护系统（TPS）、超音速飞行器控制面板等方面得到实际应用。

关键词： 碳化硅基体   陶瓷基复合材料   碳纤维   SiC涂层   多层涂层  

摘要： 介绍了5种主要SiC基体的成型方法,分别是化学气相渗透(CVI)、聚合物先驱体浸渍-裂解法(PIP)、液相硅渗透法(LSI)、反应烧结法、化学气相反应法(CVR)。阐述了各种基体的组织结构、致密效率及陶瓷基复合材料的性能,其中CVI+PIP/LSI的复合成型技术可达到优化的制备过程,提高基体的组织结构和致密化效率;C/C及C/SiC复合材料表面化学气相转换法SiC涂层及多层涂层技术是提高CMC抗氧化性能的有效途径,并已得到工程实际验证。

关键词： 陶瓷基复合材料   高超声速飞行器   固体火箭发动机   非氧化物   大气等离子体   超音速飞行器   温度变化   热保护系统  

摘要： 对于最极端的环境——如高超声速和超声速飞行器的前缘，必须承受超过2000℃／3632°F的温度、腐蚀性大气等离子体和极端温度变化的冲击——通常需要非氧化物超高温（UHT）陶瓷基复合材料（CMC）。虽然陶瓷基复合材料行业中大部分开发工作集中在氧化物陶瓷基复合材料，但非氧化物陶瓷基复合材料非常适用于固体火箭发动机推进系统、导弹的结构件和热保护系统、高超声速和超音速飞行器的外轮廓。

关键词： 挤压铸造   陶瓷基复合材料   裂纹桥联增韧   微裂纹增韧  

摘要： 通过碳热还原法制备气孔率可控的多孔氮化铝预制体,利用挤压铸造工艺制备出Al/AlN陶瓷基复合材料。氮化铝与铝不发生化学反应,避免了过度的界面反应对复合材料性能的不利影响。随着复合材料中铝合金含量的增加,复合材料的弯曲强度和显微硬度下降,断裂韧性增加。铝合金的断裂模式是韧性撕裂,氮化铝晶粒以穿晶断裂为主。复合材料的增韧机制主要有裂纹桥联增韧和微裂纹增韧。

关键词： 碳纤维   超高温陶瓷基复合材料   制备工艺   微观组织结构  

摘要： 碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料具有高比强度、高比模量以及高韧性等特性，作为新型飞行器热结构部件的候选材料而受到人们的广泛关注。本文基于工艺简单、成形快速的反应熔渗技术，以带有沉积炭的碳纤维针刺预制体为增强体，经B4C粉末悬浮液的压力浸渗及树脂的浸渗、固化和炭化，制备出低密度熔渗预制体;以Si和Zr原子比为9∶1(9Si-Zr)及1∶9(Si-9Zr)的两种混合粉末为熔渗原料，分别制备了SiC含量较高的SiC-ZrB2基和SiC含量较低的SiC-ZrC-ZrB2基复合材料;利用X射线衍射和电子显微镜表征复合材料的相组成和微观组织，提出基体相的形成机理，并进行力学性能测试。\n 论文主要结论如下:\n (1)B4C粉末分散性能研究表明，以去离子水为分散介质，B4C粉末与介质质量比为1∶2，选用质量分数2.5％的聚乙二醇和质量分数2.0％的聚乙烯亚胺为分散剂，经3小时球磨分散后可获得较为稳定的B4C粉末悬浮液。碳纤维针刺预制体经过B4C粉末悬浮液的压力浸渗、树脂浸渗、固化和炭化后可获得适合后续工艺的低密度熔渗预制体。\n (2)经9Si-Zr粉末熔渗后得到复合材料的基体主要由ZrB2和SiC组成，同时生成金属间化合物ZrSi2，还有少量残余Si、B4C和C。基体区域中ZrB2和SiC呈现相互夹杂分布的特点。本文推测其形成机理为:反应初期先熔化的Si与热解炭反应生成SiC，随着温度上升，剩余的Si溶解于Zr中形成的熔体与B4C进一步反应生成ZrB2和SiC;部分区域由于反应物Si过量导致有残余Si的出现;ZrSi2则是由于在共晶反应阶段生成，并随冷却过程残余下来。\n (3)经Si-9Zr粉末熔渗后得到复合材料的基体组成为ZrB2、ZrC和SiC，还有少量的B4C和热解炭。基体区域中存在大量的ZrB2和ZrC，且有部分ZrC和SiC相互夹杂，部分区域存在ZrB2和ZrC烧结现象。本文推测其形成机理为:反应初期由于先熔化的Si中溶解部分的Zr，在早期生成的SiC中夹杂有ZrC，而反应后期由于Zr熔体中溶解少量的Si，生成ZrC的同时夹杂有SiC。单质Zr与B4C反应生成ZrC和ZrB2，同时放出大量的热，原料中的部分B4C溶解于其中并于冷却过程中析出，最终残留下来。\n (4)SiC-ZrB2基和SiC-ZrC-ZrB2基复合材料的抗弯强度分别为117.75MPa和98.24MPa，其抗弯强度-位移曲线在弹性变形阶段后表现出非线性变化的趋势，断口形貌均表现出韧性断裂的部分特征，表明碳纤维在断裂过程中起到明显的增韧效果。