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Corrosion behavior of SiC foam ceramic reinforced Al-23Si composites in NaCl solution 被引量:1
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作者 诸建彬 闫洪 +1 位作者 叶何远 艾凡荣 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第9期1934-1940,共7页
SiC foam ceramic reinforced aluminum matrix composites(SFCAMCs)were prepared by squeeze casting aluminum alloy(Al-23Si)into the SiC foam ceramic with different pore sizes,and the corrosion behavior of the SFCAMCs was ... SiC foam ceramic reinforced aluminum matrix composites(SFCAMCs)were prepared by squeeze casting aluminum alloy(Al-23Si)into the SiC foam ceramic with different pore sizes,and the corrosion behavior of the SFCAMCs was studied in NaCl solutions.Static immersion corrosion tests were conducted at 20°C,50°C and 80°C,respectively.Corrosion morphology and products were analyzed by scanning electron microscope,energy dispersive system and X-ray diffraction.It was found that the corrosion rate of SFCAMCs increases as the temperature rising,and the bigger pore size of SiC foam ceramic reinforcement,the better corrosion resistance of SFCAMCs. 展开更多
关键词 SIC ceramic foam aluminum matrix composites corrosion NACL
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Experimental Investigation on Active Cooling for Ceramic Matrix Composite
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作者 彭丽娜 何国强 刘佩进 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS 2009年第2期102-105,共4页
Compared with conventional materials,the active cooling ceramic matrix composite used in ramjet or scramjet makes their structures lighter in mass and better in performance.In this paper,an active and a passive coolin... Compared with conventional materials,the active cooling ceramic matrix composite used in ramjet or scramjet makes their structures lighter in mass and better in performance.In this paper,an active and a passive cooling refractory composite specimens are designed and tested with an experimental facility composed of multilayer smale scale cooling penel which consists of a water cooling system and a ceramic matrix composite specimen,and a gas generator used for providing lower and higher transfer rate gases to simulate the temperatures in combustion chamber of ramjst.The active cooling specimen can continuously suffer high surface temperature of 2 000 K for 30 s and that of 3 000 K for 9.3 s,respectively.The experiment results show that the active cooling composite structure is available for high-temperature condition in ramjet. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 主动冷却 实验 冲压发动机 气体发生器 装置组成 冷却结构 水冷却系统
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Synthesis and characterization of alumina-matrix oxide/oxide composites
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作者 Makoto EZUMI Daisuke NOMOTO Takahiro AKAO Tetsuhiko ONDA Zhong-Chun CHEN 《材料与冶金学报》 CAS 2010年第4期290-295,共6页
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Graphene/ZrO_2复合陶瓷材料的热导性能研究 被引量:6
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作者 王明辉 方海亮 +1 位作者 刘霞 顾士甲 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期646-650,共5页
采用3Y-ZrO_2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO_2复合陶瓷材料。利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO_2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热... 采用3Y-ZrO_2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO_2复合陶瓷材料。利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO_2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热传导性能的影响。研究结果表明,引入石墨烯不但可以抑制ZrO_2晶粒的生长,而且对复合材料的热传导性有着显著的影响;相对于单相ZrO_2陶瓷,随着石墨烯的引入,Graphene/ZrO_2复合陶瓷材料扩散系数反而降低,其原因可以归结于三个方面:首先,石墨烯含量比较低(0.5~1.5wt%),其次,石墨烯与Zr O晶粒界面处产生的强声子散射作用导致热导下降,最后是Graphene/ZrO_2复合陶瓷材料没有完全致密。 展开更多
关键词 石墨烯 graphene/Zr O2复合陶瓷材料 放电等离子体烧结技术 热导性能
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针刺陶瓷基复合材料孔隙缺陷参数化表征及其弹性参数预测
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作者 孙士勇 李海林 王俊龙 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期20-27,67,共9页
针刺陶瓷基复合材料在航空航天等热端结构上具有广泛应用前景,但在预制、沉积等过程中产生的制造缺陷导致其性能分散性大,难以准确预测其力学行为。本文基于X射线显微镜和三维图像重构技术,结合概率拟合方法,对材料孔隙缺陷的尺寸和结... 针刺陶瓷基复合材料在航空航天等热端结构上具有广泛应用前景,但在预制、沉积等过程中产生的制造缺陷导致其性能分散性大,难以准确预测其力学行为。本文基于X射线显微镜和三维图像重构技术,结合概率拟合方法,对材料孔隙缺陷的尺寸和结构特征进行参数化表征,发现与单向层相比,网胎层孔隙率高,且孔隙等效直径大,但长宽比小。采用椭球拟合和多尺度建模方法,对材料的弹性性能进行了预测和分析,预测结果与实验结果相差约3.1%,具有较好的准确性。通过对孔隙参数的讨论发现:单向层孔隙在分布方向上具有较好的统一性,对纤维束长度方向弹性性能的削减程度低于对其他方向弹性性能的削减程度;相较而言,网胎层具有较高的孔隙率,通过改善工艺参数降低网胎层孔隙率,有利于进一步提高材料整体的弹性性能。 展开更多
关键词 针刺陶瓷基复合材料 X射线显微镜 孔隙缺陷表征 多尺度建模 弹性性能
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连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料低成本制备工艺研究进展 被引量:1
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作者 商剑钊 吴小飞 +5 位作者 曹晔洁 吕云蕾 李精鑫 王晶 董宁 刘永胜 《材料工程》 北大核心 2025年第1期15-27,共13页
连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺... 连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺是推动连续纤维增强陶瓷基复合材料广泛应用的关键。本文简要介绍了连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺现状,总结了反应熔渗、纳米浆料浸渗瞬时共晶、浆料浸渗结合热压等低成本工艺的研究现状,围绕制备工艺优化、复合材料微观结构和性能等方面进行综述,提出了低成本制备工艺的未来研究方向,如熔盐法制备超高温陶瓷界面和反应诱导相分离制备具有孔隙结构均匀的多孔基体,可显著提升连续纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能。 展开更多
关键词 连续纤维增强陶瓷基复合材料 制备工艺 低成本 反应熔渗 纳米浆料浸渗瞬时共晶
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原位自生TiB_(2)陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其在航天领域的应用
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作者 刘钧 陈哲 +4 位作者 陈东 李险峰 吴一 夏存娟 王浩伟 《载人航天》 北大核心 2025年第2期241-247,共7页
原位自生TiB_(2)陶瓷颗粒增强铝基复合材料兼具高模量、高强塑性、高抗疲劳与良好的加工成形性能,作为结构材料应用于航天飞行器,有助于实现相关构件的轻量化设计,且仅通过常规铝合金加工方法与设备,即可实现铝基复合材料构件的规模化... 原位自生TiB_(2)陶瓷颗粒增强铝基复合材料兼具高模量、高强塑性、高抗疲劳与良好的加工成形性能,作为结构材料应用于航天飞行器,有助于实现相关构件的轻量化设计,且仅通过常规铝合金加工方法与设备,即可实现铝基复合材料构件的规模化制造。对比分析了原位自生TiB_(2)陶瓷颗粒增强铝基复合材料与铝合金、传统铝基复合材料的优缺点,介绍了铸造、变形和增材制造三大系列原位自生铝基复合材料的组织性能与研究现状,以及相关系列铝基复合材料在航天领域的典型应用情况,并展望了原位自生TiB_(2)陶瓷颗粒增强铝基复合材料的发展方向。 展开更多
关键词 金属基复合材料 陶瓷颗粒 原位自生 铸造成形 塑性加工 增材制造
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碳化硅陶瓷基复合材料激光加工技术研究综述
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作者 尹泽坤 梅雪松 崔健磊 《航空制造技术》 北大核心 2025年第14期42-63,共22页
碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研... 碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研究现状,包括连续激光和长/短脉冲激光加工及超快脉冲激光加工在该材料加工领域中的现状,并探讨了气体、液体、超声振动、电磁等多种能场复合激光加工方法对加工质量的提升效果,分析了激光加工过程中存在的热影响区、氧化层、层间开裂、纤维拔出等关键问题,总结了当前多能场协同加工CMC-SiC的研究成果,为促进多能场复合加工技术的深入发展与应用提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅 陶瓷基复合材料(CMC) 激光加工 复合能场 激光钻孔
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预制体构型对C/SiC复合材料舵片结构强度的影响
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作者 魏俊飞 杨成鹏 +1 位作者 贾斐 矫桂琼 《航空制造技术》 北大核心 2025年第8期113-120,共8页
为了揭示三向正交C/SiC复合材料(3D–C/SiC)和碳布缝合复合材料(2D–C/SiC)两种舵片与金属螺钉组合结构的不同破坏机制,从已失效舵片的低应力区取样,开展两种复合材料的层间剪切试验和弯–扭组合加载试验,研究纤维预制体构型对C/SiC复... 为了揭示三向正交C/SiC复合材料(3D–C/SiC)和碳布缝合复合材料(2D–C/SiC)两种舵片与金属螺钉组合结构的不同破坏机制,从已失效舵片的低应力区取样,开展两种复合材料的层间剪切试验和弯–扭组合加载试验,研究纤维预制体构型对C/SiC复合材料层间剪切性能和弯扭耦合力学性能的影响规律。结果表明,与3D–C/SiC相比,2D–C/SiC的综合强度性能较低,而刚度性能较高。将材料试验结果与其舵片结构的测试结果进行对比,分析了三向2D–C/SiC舵片结构强度较低的原因。研究表明,舵片结构在危险截面上的外加载荷由舵轴和螺钉共同承担,根据组合结构中载荷按照刚度比例进行分配的基本原理,密度和刚度较低的3D–C/SiC舵轴所承担的载荷必然较低,螺钉因承担相对更高的载荷而提前发生屈服破坏,从而降低了舵片结构的承载强度。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 纤维预制体 失效机制 刚度不匹配 空气舵
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考虑热-力耦合影响的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片热应力分析
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作者 刘晗霄 尤超 +2 位作者 吴奇宇 高希光 宋迎东 《推进技术》 北大核心 2025年第7期313-326,共14页
在陶瓷基复合材料(CMC)涡轮导向叶片的结构设计中,降低热应力水平是重要设计目标,需要开展CMC热、力学性能的综合调控。本文针对2.5D斜纹机织CMC(SiC/SiC),建立了能够反映真实细观结构特征的代表性体积单元(RVE)模型,开展了CMC等效热、... 在陶瓷基复合材料(CMC)涡轮导向叶片的结构设计中,降低热应力水平是重要设计目标,需要开展CMC热、力学性能的综合调控。本文针对2.5D斜纹机织CMC(SiC/SiC),建立了能够反映真实细观结构特征的代表性体积单元(RVE)模型,开展了CMC等效热、力性能(包括各向异性导热系数、线热膨胀系数和弹性模量)预测并加以试验验证。而后,基于参数化代表性体积单元模型开展了CMC热、力性能受编织参数影响的敏感性分析,筛选了影响CMC各向异性热、力性能的敏感设计参数。结果表明,对于2.5D机织CMC,等效热膨胀系数对编织参数的影响较小;而纱线厚度则是影响CMC面内导热系数及弹性模量的主要因素。在此基础上,选取了四组代表性2.5D机织参数,将其分别作为CMC涡轮导向叶片的叶身预制体方案,并分别针对无冷却和采用对流冷却的CMC叶片开展气热耦合与热应力分析,研究CMC各向异性热、力性能参数对叶片温度及热应力水平的耦合影响关系。研究表明,在对流冷却条件下,通过调整编织参数以增大叶身厚度方向导热系数,使叶身内外表面平均温度差降低24%,叶身内外表面平均周向热应力分别降低31%和38%。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 涡轮导向叶片 热应力 代表性体积单元 热-力耦合
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单颗磨粒划擦SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料的试验研究
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作者 印文典 余泽 +4 位作者 陈伟 钟明 金琳嵩 马德云 黄鑫 《工具技术》 北大核心 2025年第5期35-40,共6页
针对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料去除机理研究需求,开展金刚石划擦SiC_(f)/SiC复合材料试验,系统地研究划擦过程中划擦力的影响,分析不同加工方向和划擦参数对材料去除机制。结果表明,划擦力影响大小排列顺序为划擦深度、划擦速度和划擦... 针对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料去除机理研究需求,开展金刚石划擦SiC_(f)/SiC复合材料试验,系统地研究划擦过程中划擦力的影响,分析不同加工方向和划擦参数对材料去除机制。结果表明,划擦力影响大小排列顺序为划擦深度、划擦速度和划擦角度。当划擦方向与纤维方向成0°时,可得到最小的划擦力和较好的表面质量。当划擦方向与纤维方向成45°或90°时,金刚石压头会影响SiC_(f)/SiC复合材料表面质量。这主要是因为SiC_(f)/SiC复合材料主要的材料去除方式是脆性断裂,其特征是纤维直接断裂、基体破碎、纤维拔出。在实际加工中,可通过控制加工方向与纤维方向、控制磨削深度等加工参数提高表面质量。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料(CMC) 材料去除机制 材料损伤机制 划擦力
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激光熔覆石墨烯增强金属基复合涂层摩擦学性能研究进展
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作者 张楚怡 刘秀波 +4 位作者 张飞志 孟元 解芳 赵红亮 朱锦鹏 《材料工程》 北大核心 2025年第8期58-71,共14页
金属基复合材料(metal matrix composites,MMC)因综合了金属相的延展性和增强相的高强度、高硬度等特性,在耐磨减摩领域具有较大应用潜力。传统的MMC硬质涂层主要通过提高增强相的含量来提高涂层的硬度和耐磨性,然而由于两相间理化性质... 金属基复合材料(metal matrix composites,MMC)因综合了金属相的延展性和增强相的高强度、高硬度等特性,在耐磨减摩领域具有较大应用潜力。传统的MMC硬质涂层主要通过提高增强相的含量来提高涂层的硬度和耐磨性,然而由于两相间理化性质差异较大,涂层内易产生较大的热应力或相变应力,导致涂层韧性下降,裂纹敏感性升高。与传统表面改性技术相比,激光熔覆(laser cladding,LC)使用高能激光束作为热源,涂层形成过程迅速,有利于获得细晶组织,降低涂层开裂敏感性。此外,石墨烯(graphane,Gr)因具有特殊的二维结构与优异的热学性能、力学性能以及自润滑性能,将其作为增强相加入金属基体中,可以形成多尺度结构涂层,在提升涂层硬度、改善减摩耐磨性能的同时,提高涂层的断裂韧性。因此本文以采用激光熔覆法制备石墨烯增强钛基、镍基、钴基复合涂层为主线,系统综述了石墨烯对金属基复合涂层微观组织演变和摩擦学性能的影响。本文首先概述了石墨烯的结构与性质,并针对石墨烯在基体中的分散难题,归纳了常用的制备激光熔覆用石墨烯材料的表面改性方法;介绍了目前采用激光熔覆法制备MMC耐磨涂层的研究现状,并归纳总结了石墨烯的减摩耐磨机理。最后提出LC加工制备Gr/MMC涂层过程中存在的若干难点,并对涂层制备工艺的进一步优化和石墨烯增强机理模型的构建进行了展望,以期为后续相关研究和实际应用提供参考。 展开更多
关键词 激光熔覆 石墨烯 金属基复合材料 摩擦学性能
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石墨烯含量和温度对纳米多晶铝拉伸力学性能的影响
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作者 周浉懿 付永红 +3 位作者 郜向发 陈懿德 李攀 马志清 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第4期225-235,共11页
利用分子动力学方法对纳米多晶铝中掺杂含量0%~3.25%石墨烯进行了拉伸模拟实验。利用共邻分析法表征了纳米多晶铝基复合材料在拉伸载荷作用下的微观结构变化。拉伸模拟结果表明:随着石墨烯含量的提高,铝基复合材料的屈服应力呈先上升后... 利用分子动力学方法对纳米多晶铝中掺杂含量0%~3.25%石墨烯进行了拉伸模拟实验。利用共邻分析法表征了纳米多晶铝基复合材料在拉伸载荷作用下的微观结构变化。拉伸模拟结果表明:随着石墨烯含量的提高,铝基复合材料的屈服应力呈先上升后下降趋势,且3%石墨烯含量能有效阻碍位错的运动,铝合金基体复合材料强度增强20%~30%;此外,当石墨烯含量为3%时,100~500 K单轴拉伸实验结果表明,随着温度的升高,铝基复合材料的剪切模量和屈服应力呈近似线性下降趋势。由此证实,温度升高时,材料在拉伸载荷下容易达到塑性阶段,在高温下高分子材料的力学性能下降。 展开更多
关键词 石墨烯/铝基复合材料 分子动力学 力学性能 位错
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Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料的制备与组织研究
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作者 孙佳琪 郑顺奇 王瑈 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期81-86,共6页
在通过数值模拟优选液体铸浸浇注系统的基础上,采用横截面积较大的直浇道和高度较低的横浇道制备Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料,进行了组织结构分析和力学性能测试。结果表明:采用横截面积较大的直浇道和高度较低的横浇道,充型... 在通过数值模拟优选液体铸浸浇注系统的基础上,采用横截面积较大的直浇道和高度较低的横浇道制备Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料,进行了组织结构分析和力学性能测试。结果表明:采用横截面积较大的直浇道和高度较低的横浇道,充型过程中紊流较少;Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料存在以Si、Na为主要成分的过渡区;Al、O、Si扩散形成的Na_(2)SiO_(3)等化合物和Fe扩散进入Al_(2)O_(3)颗粒,都可改善Al_(2)O_(3)颗粒润湿性,优化铸渗效果,促进Al_(2)O_(3)颗粒与灰铸铁基体的结合;过渡层的显微硬度最低为165HV~235HV,Al_(2)O_(3)颗粒的显微硬度随着与界面距离的增加而逐渐增至2005HV~2230HV,铁基体的显微硬度随着与界面距离的增加而增大最终稳定在230HV~294HV;Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料的屈服强度为319.1 MPa,抗压强度为519.5 MPa。 展开更多
关键词 金属基复合材料 陶瓷颗粒增强 液态铸渗 界面结合
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2D-C/SiC复合材料的偏轴压缩力学行为
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作者 宋远翔 杨成鹏 +1 位作者 李俊 贾斐 《力学学报》 北大核心 2025年第3期644-657,共14页
陶瓷基复合材料的面内本构关系对于热结构的设计与评价具有重要参考意义.对2D-C/SiC复合材料的轴向压缩、面内剪切和偏轴压缩力学行为进行了实验和模拟研究.通过单调压缩和循环加卸载实验,研究了不同加载角度(0°,15°,30°... 陶瓷基复合材料的面内本构关系对于热结构的设计与评价具有重要参考意义.对2D-C/SiC复合材料的轴向压缩、面内剪切和偏轴压缩力学行为进行了实验和模拟研究.通过单调压缩和循环加卸载实验,研究了不同加载角度(0°,15°,30°和45°)下材料的应力应变行为以及卸载模量与残余应变随卸载应力的演变规律;并表征了面内剪切应变响应行为以及剪切卸载模量和残余应变随卸载应力的演化行为.在理论层面,考虑材料的正交各向异性、非线性和细观损伤机理,应用连续介质损伤力学方法对材料的压缩、剪切和压-剪耦合损伤演化行为进行了描述,且提出了面内剪切和偏轴压缩力学行为表征模型;并基于损伤演化实验数据确定了损伤解耦模型中的压-剪损伤耦合系数和损伤钝化系数,对材料的偏轴压缩应力应变行为进行了模拟.结果表明:该材料的轴向压缩本构关系为线弹性;而面内剪切本构关系为非线性,且卸载模量随卸载应力的增大而减小,残余应变随卸载应力的增大而增大;偏轴压缩载荷下,轴向压缩应力对材料的剪切损伤具有抑制作用,而面内剪切应力对材料的轴向压缩损伤起到了促进作用,且材料的应力-应变响应行为呈现出了相当的复杂性.但模拟结果与实验数据的一致性表明,基于损伤解耦的本构模型可以较为准确地预测材料的偏轴压缩应力-应变行为. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 正交各向异性 本构模型 损伤耦合 偏轴压缩
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陶瓷基复合材料涡轮叶片前缘各向异性导热系数赋值及其导热特性研究
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作者 张泽宇 陶志 +1 位作者 宋立明 李军 《推进技术》 北大核心 2025年第8期175-187,共13页
为了获得陶瓷基复合材料涡轮叶片前缘的导热特性预测方法并揭示其导热机理,本文提出了一种基于前缘半圆柱模型的微观导热系数赋值方法。通过数值仿真方法研究了2.5D编织CMC前缘的导热特性,对微观模型和宏观模型的温度场波动的预测精度... 为了获得陶瓷基复合材料涡轮叶片前缘的导热特性预测方法并揭示其导热机理,本文提出了一种基于前缘半圆柱模型的微观导热系数赋值方法。通过数值仿真方法研究了2.5D编织CMC前缘的导热特性,对微观模型和宏观模型的温度场波动的预测精度进行比较,并基于微观模型进一步探究了基体导热系数、纤维主导热系数、纤维副导热系数变化对CMC前缘温度分布的影响规律。结果表明,相比于宏观模型,微观CMC前缘模型能更准确地预测局部热点和温度波动情况,且宏观模型对最高温度的预测偏小,可达27.1K。基体导热系数、纤维主导热系数和纤维副导热系数的变化对CMC前缘的温度分布和均温性都有显著的影响。基体导热系数的增加导致温度水平不均匀度减小84%,显著提高水平均温性。纤维的主导热系数和副导热系数的变化对垂直方向均温性有显著影响,变化幅度分别为276%和58.8%。特别是,纤维主导热系数增加导致中间位置局部热点消失,纤维副导热系数增加会导致高温区域位置发生迁移。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 涡轮叶片 前缘 各向异性导热系数 传热性能
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三维网络结构陶瓷增强金属基复合材料的制备原理与现状
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作者 刘俊伟 方杰 +1 位作者 范才河 欧玲 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第6期1917-1941,共25页
本文综述了三维网络结构陶瓷增强金属基复合材料(Three-dimensional network structure ceramic reinforced metal matrix composite,3DNSCMMCs)的制备方法、机理及研究现状。重点对陶瓷预制体的孔隙调控机理、金属熔体浸渗原理及金属-... 本文综述了三维网络结构陶瓷增强金属基复合材料(Three-dimensional network structure ceramic reinforced metal matrix composite,3DNSCMMCs)的制备方法、机理及研究现状。重点对陶瓷预制体的孔隙调控机理、金属熔体浸渗原理及金属-陶瓷界面润湿和界面结合理论予以详细的介绍,并对多孔陶瓷预制体的主要制备方法及其熔体浸渗方法进行探讨,概述了3DNSCMMCs当前的研究现状,认为“增材制造(3D打印)陶瓷预制体+金属熔体真空压力浸渗”技术制备金属基复合材料将取得快速发展,获得低热膨胀、复杂结构、高体积分数增强体、高强度陶瓷增强金属基复合材料是目前研究的热点,实现其低成本、短周期、高性能及大批量化是未来发展趋势。 展开更多
关键词 金属基复合材料 多孔陶瓷 液相浸渗 3D打印
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纳米碳/铝复合材料的界面调控与混合强化研究进展
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作者 邓海亮 史雨程 +4 位作者 董正学 范晨露 刘嘉彬 杨康 邓先功 《航空制造技术》 北大核心 2025年第6期14-27,共14页
碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)和石墨烯纳米片(Graphene nanoplatelets,GNP)等纳米碳材料具有超高的强度和模量、优异的导热与导电性能,是高性能铝基复合材料的理想增强体。然而,纳米碳与铝的润湿性差,高温下界面反应易生成脆性的Al_4C... 碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)和石墨烯纳米片(Graphene nanoplatelets,GNP)等纳米碳材料具有超高的强度和模量、优异的导热与导电性能,是高性能铝基复合材料的理想增强体。然而,纳米碳与铝的润湿性差,高温下界面反应易生成脆性的Al_4C_3,损伤纳米碳,不仅限制增强效果,还会恶化复合材料强韧性,因此调控界面反应与界面结合、协同提升强韧性成为纳米碳/铝复合材料研究的关键。本文在界面结合机制分析的基础上,从纳米碳表面改性和复合工艺优化等方面综述了界面的调控研究及效果,随后总结了CNT和GNP的多维网络强化及与陶瓷颗粒混合强化的研究,期望通过CNT和GNP及与陶瓷颗粒的增强网络设计,进一步提升纳米碳/铝复合材料的强韧性。 展开更多
关键词 铝基复合材料 碳纳米管 石墨烯 界面 强化
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连续纤维增强陶瓷基复合材料层间Ⅰ型断裂损伤演化及其电阻率响应分析
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作者 崔巍 彭欢玲 +1 位作者 王红伟 雷红梅 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期82-88,共7页
二维连续纤维增强陶瓷基复合材料是航空航天领域重要的应用材料,然而层间断裂严重约束了该类材料的使用。为监测和评估材料层间Ⅰ型断裂韧性,开展了层间Ⅰ型断裂的直流电势降试验,获取了层间Ⅰ型裂纹起始及扩展时的加载数据及相应测点... 二维连续纤维增强陶瓷基复合材料是航空航天领域重要的应用材料,然而层间断裂严重约束了该类材料的使用。为监测和评估材料层间Ⅰ型断裂韧性,开展了层间Ⅰ型断裂的直流电势降试验,获取了层间Ⅰ型裂纹起始及扩展时的加载数据及相应测点的电势降数据,并通过建立力-电模型定量分析了相关特征变化发生的原因。试验结果表明:在裂纹起始阶段,即加载曲线线性转非线性的拐点位置,预制裂纹尖端位置电势降发生了平滑-抬升的变化;裂纹的进一步扩展引起纤维的脱附及断裂,在电势降变化曲线上表现为抬升曲率的增加;当裂纹扩展受到阻力时,如Z-pin拔出及次生裂纹产生,将明显减缓电势降曲线的抬升。最后,结合试验数据证明了所提出力-电模型的合理性。研究结果对于应用材料电学特性监测和评估层间Ⅰ型断裂韧性具有一定的指导和参考价值。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 电学特性 分层破坏 无损监测
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石墨烯对纯铝力学、电学和耐腐蚀性能影响
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作者 张海平 孙庆泽 +1 位作者 李炯利 王旭东 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期75-81,共7页
为了研究粉末冶金工艺和石墨烯对纯铝力学性能和耐腐蚀性能的影响,以铝粉和氧化石墨烯粉末为原材料,采用粉末冶金工艺,制备了石墨烯铝基复合材料杆材和粉末冶金纯铝杆材,并采用相同挤压工艺获得了熔融铸造纯铝杆材,开展了3种材料的力学... 为了研究粉末冶金工艺和石墨烯对纯铝力学性能和耐腐蚀性能的影响,以铝粉和氧化石墨烯粉末为原材料,采用粉末冶金工艺,制备了石墨烯铝基复合材料杆材和粉末冶金纯铝杆材,并采用相同挤压工艺获得了熔融铸造纯铝杆材,开展了3种材料的力学性能、电学性能和中性盐雾腐蚀性能研究。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)和重量变化等手段分析了3种材料的微观组织与腐蚀产物。结果表明,粉末冶金工艺能将纯铝材料的拉伸强度提高17.2%,同时保持电阻率几乎不变;0.5%含量石墨烯可使纯铝拉伸强度提高42.5%,且电阻率仅增大1.4%。在中性盐雾环境下,铸造纯铝的腐蚀速率略高于粉末冶金纯铝,石墨烯铝基复合材料和粉末冶金纯铝的腐蚀速率相当。石墨烯可有效提高纯铝力学性能,同时不明显降低其电阻率和耐腐蚀性能。 展开更多
关键词 石墨烯铝基复合材料 粉末冶金 力学性能 电学性能 耐腐蚀性能
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