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高温环境下2.5D针刺C/SiC复合材料失效机理及多尺度失效分析方法研究
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作者 陈亮 孟琳书 +6 位作者 张音旋 王广帅 曹奇凯 赵铭卓 吴涛 高希光 宋迎东 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第1期139-149,共11页
针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断... 针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断口进行观察,分析了2.5D针刺C/SiC复合材料在不同温度下的损伤模式和失效机理。基于试验数据与观察结果,建立了通过单一铺层性能参数获取宏观针刺元件力学性能的方法,并依据多尺度理论和渐进损伤方法,借助Abaqus子程序二次开发进行了针刺C/SiC复合材料强度仿真分析。仿真预测的应力分布、失效模式与试验结果吻合较好,采用最大应变准则的强度预测精度可达94.7%,验证了分析方法在室温与高温环境下的准确性。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 多尺度分析 性能预测 失效分析
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2.5D C/SiC复合材料磁场/液体辅助皮秒激光制孔试验研究
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作者 刘畅 王科骄 李丞 《航空制造技术》 北大核心 2025年第1期54-63,共10页
2.5D C/SiC复合材料是航空国防领域耐高温构件用关键复合材料,其高硬度、高耐磨性使该材料的高质量微孔加工异常困难。本文提出了一种基于磁场/液体辅助(MLM)的2.5D C/SiC复合材料皮秒激光制孔工艺,通过提取微孔的出/入口直径、锥度、... 2.5D C/SiC复合材料是航空国防领域耐高温构件用关键复合材料,其高硬度、高耐磨性使该材料的高质量微孔加工异常困难。本文提出了一种基于磁场/液体辅助(MLM)的2.5D C/SiC复合材料皮秒激光制孔工艺,通过提取微孔的出/入口直径、锥度、氧化、重铸层等特征,与皮秒激光加工(PM)、磁场辅助加工(MM)、液体辅助加工(LM)3种工艺进行了对比研究。结果表明,基于MLM的皮秒激光加工能够有效降低微孔的入口直径,同时增大出口直径,在两组不同的试验参数下分别获得了锥度1.3°及1.1°的微孔,比PM工艺的锥度分别降低了18.75%和45%,比MM工艺的锥度分别降低了13.33%和31.25%,比LM工艺的锥度分别降低了91.22%和79.63%。此外,利用EDS能谱分析、拉曼光谱以及XPS技术对制备的微孔开展了微观组织分析。可以发现,MLM工艺更有效地减少了孔壁的石墨化缺陷。其中,液体辅助避免了微孔入口处的氧化,同时清晰地观察到裸露的纤维和基体,有效避免了热损伤和重铸层缺陷。在皮秒激光制孔中,MLM的主要作用机制体现在液体的冷却效应、隔绝氧气机制,以及磁场纵向拉伸等离子体,从而减弱等离子体屏蔽效应。 展开更多
关键词 皮秒激光 磁场/液体辅助加工 2.5D c/sic复合材料 孔锥度 烧蚀机理
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MoSi_(2)含量对Ta_(0.8)Hf_(0.2)C-SiC-MoSi_(2)涂层抗烧蚀性能的影响
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作者 刘莹 李红 +4 位作者 姚彧敏 杨敏 陶银萍 任慕苏 孙晋良 《材料工程》 北大核心 2025年第6期235-243,共9页
Ta_(0.8)Hf_(0.2)C具有良好的热防护性能,适合在高温烧蚀环境中使用,MoSi_(2)是一种优异的烧结助剂且常用于抗烧蚀涂层中。为了研究MoSi_(2)含量对Ta_(0.8)Hf_(0.2)C-SiC-MoSi_(2)涂层抗烧蚀性能的影响,本研究采用料浆刷涂法在含有SiC... Ta_(0.8)Hf_(0.2)C具有良好的热防护性能,适合在高温烧蚀环境中使用,MoSi_(2)是一种优异的烧结助剂且常用于抗烧蚀涂层中。为了研究MoSi_(2)含量对Ta_(0.8)Hf_(0.2)C-SiC-MoSi_(2)涂层抗烧蚀性能的影响,本研究采用料浆刷涂法在含有SiC过渡涂层的C/C复合材料上制备了不同MoSi_(2)含量的Ta_(0.8)Hf_(0.2)C-SiC-MoSi_(2)涂层,并研究了不同涂层的相组成、微观形貌和烧蚀行为。结果表明,当MoSi_(2)质量分数为10%时,涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.24 mg·s^(-1)、0.02μm·s^(-1),表现出较好的抗烧蚀性能。这是因为涂层中MoSi_(2)的存在抑制了SiC的主动氧化,减少了SiC的消耗,在烧蚀过程中形成的液相层黏度较高,抵抗高温火焰的冲蚀的能力较强,有效地阻止了氧的扩散。 展开更多
关键词 c/c复合材料 Ta_(0.8)Hf_(0.2)c-sic-MoSi_(2)涂层 料浆刷涂 烧蚀
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C/SiC复合材料激光超声复合加工螺纹缺陷控制及拉伸性能分析
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作者 徐浩然 王佳琦 +1 位作者 于占江 许金凯 《中国机械工程》 北大核心 2025年第4期724-731,742,共9页
C/SiC复合材料常用于制作高温复合材料紧固件,但在常规加工(CM)下,螺纹特征完整度低且表面存在纤维拔出、基体破碎等损伤微观缺陷,使其难以满足高性能连接的要求。采用激光超声复合切削技术(L-UHM)开展了C/SiC复合材料螺纹特征加工,研... C/SiC复合材料常用于制作高温复合材料紧固件,但在常规加工(CM)下,螺纹特征完整度低且表面存在纤维拔出、基体破碎等损伤微观缺陷,使其难以满足高性能连接的要求。采用激光超声复合切削技术(L-UHM)开展了C/SiC复合材料螺纹特征加工,研究了不同加工方式下螺纹特征表面微观缺陷的变化规律,揭示了CM、激光辅助加工(LAM)以及L-UHM下的螺纹特征缺陷以及表面微观缺陷与其拉伸性能的关系,证明了L-UHM在C/SiC复合材料螺纹特征加工中对微观缺陷控制的优势。研究结果表明,相比于CM和LAM,在L-UHM下,牙顶、牙壁和牙底的纤维拔出、纤维脱黏和基体破碎得到控制,螺纹特征表面微观缺陷减少,完整度提高。此外,在拉伸试验中,L-UHM紧固体获得了最高的抗拉强度,较CM紧固体提高了29%,较LAM紧固体提高了10%。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 激光超声复合加工 螺纹特征 表面缺陷
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C_(f)/SiC复合材料微小孔的钻削加工特性
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作者 杨昊天 何文博 +3 位作者 赵国龙 年智文 杨吟飞 李亮 《中国机械工程》 北大核心 2025年第7期1600-1610,共11页
采用金刚石钻头在垂直和平行于C_(f)/SiC复合材料编织面方向上加工了直径0.5 mm的孔,探讨了钻削方式和工艺参数对钻削力、孔质量和刀具磨损的影响,研究了材料的去除机理和刀具的磨损机理。研究结果表明,与平行钻削相比,垂直钻削的轴向力... 采用金刚石钻头在垂直和平行于C_(f)/SiC复合材料编织面方向上加工了直径0.5 mm的孔,探讨了钻削方式和工艺参数对钻削力、孔质量和刀具磨损的影响,研究了材料的去除机理和刀具的磨损机理。研究结果表明,与平行钻削相比,垂直钻削的轴向力大30%、孔口损伤因子小8%、圆度误差大20%且刀具磨损速率小。分层缺陷导致平行钻削的孔壁表面粗糙度小于垂直钻削。纤维方向角对材料去除机理有较大影响,纤维方向角为0°~90°时,碳纤维发生剪切断裂,表面质量较好;纤维方向角为90°~180°时,碳纤维发生弯曲断裂,表面质量较差。 展开更多
关键词 c_(f)/sic复合材料 钻削 孔质量 纤维方向角 材料去除机理
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PIP+RMI复合工艺制备C/C-ZrC-SiC复合材料孔隙演变规律及其力学性能
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作者 王首豪 张浩谦 +3 位作者 郑金煌 田新发 闫联生 张兆甫 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第3期461-469,共9页
采用先驱体浸渍裂解(PIP)与反应熔渗(RMI)的复合工艺制备了C/C-ZrC-SiC复合材料,研究了多孔C/C-ZrC复合材料孔隙结构随PIP周期数的演变规律以及复合材料力学性能变化规律,揭示了多孔C/C-ZrC的液Si熔渗机理。采用压汞法表征了多孔C/C-Zr... 采用先驱体浸渍裂解(PIP)与反应熔渗(RMI)的复合工艺制备了C/C-ZrC-SiC复合材料,研究了多孔C/C-ZrC复合材料孔隙结构随PIP周期数的演变规律以及复合材料力学性能变化规律,揭示了多孔C/C-ZrC的液Si熔渗机理。采用压汞法表征了多孔C/C-ZrC复合材料孔隙分布,采用SEM表征了多孔C/C-ZrC复合材料、C/C-ZrC-SiC复合材料的微观结构特征,采用三点弯曲法测试了C/C-ZrC-SiC复合材料弯曲性能并对其断口形貌进行了表征。结果表明:通过控制PIP周期数,可实现多孔C/C-ZrC孔隙特征的有效控制;8周期及更多次数PIP的多孔C/C-ZrC复合材料,其纤维束间大孔径孔隙基本消失;8周期PIP-ZrC结合RMI工艺制备的C/C-ZrC-SiC复合材料弯曲强度最高,为(194.8±7.5)MPa。ZrC基体包覆在纤维束周围形成有效的保护层且液Si熔渗过程未对纤维造成明显损伤是复合材料力学性能优异的主要原因。 展开更多
关键词 c/c-Zrc-sic复合材料 PIP+RMI复合工艺 孔隙特征 力学性能 熔渗机理
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3D打印预制体构型对互穿网络SiC/Al-10Mg复合材料压缩性能的影响
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作者 李沁霖 刘洪军 王琼 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第4期7-14,共8页
采用浆料挤出3D打印工艺制备了3种构型(直线、蜂窝、网格)的SiC预制体,结合熔体浸渗工艺制备了互穿网络SiC/Al-10Mg复合材料,重点研究了复合材料的压缩性能.结果表明:SiC/Al-10Mg复合材料的压缩性能呈现明显的各向异性;蜂窝构型与网格... 采用浆料挤出3D打印工艺制备了3种构型(直线、蜂窝、网格)的SiC预制体,结合熔体浸渗工艺制备了互穿网络SiC/Al-10Mg复合材料,重点研究了复合材料的压缩性能.结果表明:SiC/Al-10Mg复合材料的压缩性能呈现明显的各向异性;蜂窝构型与网格构型复合材料的载荷-位移曲线形状相似,与直线构型复合材料有很大区别;复合材料均显示为较明显的压缩脆性;预制体的打印高度方向,网格构型复合材料的抗压强度最高(519 MPa),而直线构型复合材料的抗压强度最低(396 MPa);预制体的打印平面方向,直线构型复合材料的抗压强度最高(556 MPa),而网格构型复合材料的抗压强度最低(266 MPa).表明通过3D打印预制体构型可以有效调控互穿网络金属基复合材料的力学性能. 展开更多
关键词 互穿网络结构 3D打印 构型 压缩性能 sic/Al-10Mg复合材料
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残余Si对C/SiC复合材料力学性能和摩擦学性能的影响
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作者 谢建伟 沈益顺 +3 位作者 熊杰 刘迪文 陈灵涛 曾磊峰 《润滑与密封》 北大核心 2025年第3期180-185,共6页
为研究C/SiC复合材料摩擦引起的高频啸叫机制,以准三维整体针刺碳纤维毡作为预制体,经化学气相沉积法沉积热解碳得到C/C坯体,再经反应熔渗法高温渗硅得到C/SiC复合材料,研究残余Si含量对C/SiC复合材料力学和摩擦学性能的影响,探究残余S... 为研究C/SiC复合材料摩擦引起的高频啸叫机制,以准三维整体针刺碳纤维毡作为预制体,经化学气相沉积法沉积热解碳得到C/C坯体,再经反应熔渗法高温渗硅得到C/SiC复合材料,研究残余Si含量对C/SiC复合材料力学和摩擦学性能的影响,探究残余Si产生啸叫的机制,得出残余的Si的最佳含量。结果表明:残余Si含量对材料的力学性能、摩擦磨损性能以及高频啸叫的产生有重要影响,随着复合材料中残余Si含量的减少,碳化硅含量也减少,碳含量增多,材料的层间结合强度增大,室温热扩散率提高,材料的压缩强度、抗弯强度和剪切强度增大;残余Si在复合材料中碳纤维束和针刺孔隙内聚集成大颗粒硬质点,由于润滑组元不足,大颗粒硬质点在法向压力作用下滑动摩擦,产生模态耦合现象,形成明显的槽状沟槽,产生自激振荡,从而出现摩擦剧烈振动和高频啸叫现象;当复合材料中残余Si的质量分数为5%左右,碳化硅质量分数在40%左右,可得到较稳定的摩擦因数、较低的磨损率和无高频啸叫现象。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 残余硅 摩擦磨损性能 力学性能 啸叫
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SiC粉末配比对CMC/高温合金钎焊接头界面组织和力学性能的影响
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作者 陶军 侯金保 +2 位作者 蒋帮政 杨朝曦 陈修凯 《焊接学报》 北大核心 2025年第2期87-94,共8页
为了降低SiC_(f)/SiC复合材料(CMC)与高温合金钎焊接头残余应力,并更进一步提升接头力学性能,采用不同配比SiC陶瓷粉末与NiCoCrWMoTiHf钎料进行混合,获得了一系列中间层,形成了热膨胀系数呈梯度过渡的钎焊接头.接头组织分析表明,当钎料... 为了降低SiC_(f)/SiC复合材料(CMC)与高温合金钎焊接头残余应力,并更进一步提升接头力学性能,采用不同配比SiC陶瓷粉末与NiCoCrWMoTiHf钎料进行混合,获得了一系列中间层,形成了热膨胀系数呈梯度过渡的钎焊接头.接头组织分析表明,当钎料中加入不同比例的SiC粉末时,钎焊接头组成区域物相成分未发生明显变化,随着加入的陶瓷粉末增多,钎料凝固区中析出金属间化合物增多,且主要分布在钎料区两侧.当加入的SiC陶瓷为20%(质量分数)时,钎料凝固区宽度达到最大值,且钎料凝固区与反应层区域形成冶金结合层,有利于接头力学性能的提升.对含20%SiC陶瓷钎焊接头的剪切试验表明,其室温抗剪强度达175 MPa,1100℃平均抗剪强度达到了120 MPa,证实了适当配比SiC粉末对钎焊接头力学性能提升的有效性. 展开更多
关键词 sic_(f)/sic复合材料 高温合金 钎焊 中间层 高温抗剪强度
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高温介质下SiC_(f)/SiC复合材料微观结构演变与力学行为研究
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作者 杨晨曦 曹伟 +4 位作者 黄宝庆 原红星 胡江波 廉铁江 王明珠 《中国材料进展》 北大核心 2025年第2期146-153,共8页
对具有PyC/(SiC)4多层界面相的SiC_(f)/SiC复合材料在1050和1350℃氩气介质和空气氧化介质中分别进行0.25,1,4和16 h热处理,分析不同高温介质环境下SiC_(f)/SiC复合材料微观结构演变及与力学性能的关系。结果表明:高温氩气介质下暴露后... 对具有PyC/(SiC)4多层界面相的SiC_(f)/SiC复合材料在1050和1350℃氩气介质和空气氧化介质中分别进行0.25,1,4和16 h热处理,分析不同高温介质环境下SiC_(f)/SiC复合材料微观结构演变及与力学性能的关系。结果表明:高温氩气介质下暴露后的复合材料微观结构无变化,而随着热处理时间与温度的增加,由于纤维和基体受到热损伤,导致材料的拉伸强度呈下降趋势,但仍保持韧性特征。在高温空气氧化介质下,经高温短时氧化后,复合材料中的PyC界面被氧化消耗,在纤维与SiC界面相之间形成环形孔隙;经高温长时间氧化后,环形孔隙将被SiO_(2)填充。上述微观结构的变化使SiC_(f)/SiC复合材料拉伸断口形貌呈现3种类型,即含有PyC界面的复合材料具有适中的纤维拔出长度,无PyC界面的复合材料具有较长的纤维拔出长度,以及形成SiO_(2)层的复合材料无纤维拔出。经高温空气氧化介质处理后的SiC_(f)/SiC复合材料拉伸强度整体低于经氩气介质热处理后的,主要原因是纤维与基体受到氧化损伤,同时SiO_(2)在界面生成,使得材料失去韧性。 展开更多
关键词 sic_(f)/sic复合材料 微观结构 高温 氩气介质 空气氧化介质 拉伸性能
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Effect of baking processes on properties of TiB_2/C composite cathode material 被引量:1
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作者 吕晓军 李劼 +1 位作者 赖延清 方钊 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2009年第3期429-433,共5页
Pitch and TiB2/C green composite cathode material were respectively analyzed with simultaneous DSC-TGA, and effects of three baking processes of TiB2/C composite cathode material, i.e. K25, K5 and M5, on properties of... Pitch and TiB2/C green composite cathode material were respectively analyzed with simultaneous DSC-TGA, and effects of three baking processes of TiB2/C composite cathode material, i.e. K25, K5 and M5, on properties of TiB2/C composite cathode material were investigated. The results show that thermogravimetrie behavior of pitch and TiB2/C green composite cathode is similar, and appears the largest mass loss rate in the temperature range from 200 to 600 ℃. The bulk density variation of sample K5 before and after baking is the largest (11.9%), that of sample K25 is the second, and that of sample M5 is the smallest (6.7%). The crushing strength of sample M5 is the biggest (51.2 MPa), that of sample K2.5 is the next, and that of sample K5 is the smallest (32.8 MPa). But, the orders of the electrical resistivity and electrolysis expansion of samples are just opposite with the order of crushing strength. The heating rate has a great impact on the microstructure of sample. The faster the heating rate is, the bigger the pore size and porosity of sample are. Compared with the heating rate between 200 and 600℃ of samples K25 and K5, that of sample M5 is slower and suitable for baking process of TiB2/C composite cathode material. 展开更多
关键词 aluminum electrolysis TiB2/c composite cathode material baking process
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Research on the Surface Micro-configuration in Vibration Cutting Particle Reinforced Metallic Matrix Composites SiC_p/Al
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作者 ZHAO Bo 1,2, LIU Chuan-shao 2, ZHU Xun-sheng 1, XU Ke-wei 1 (1. Institute of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong U niversity, Shanghai 200030, China 2. Department of Mechanical Engineering, Jiaozuo Institute of Technology, Hena n 454000, China) 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期71-72,共2页
The cutting performance of particulate reinforced me tallic matrix composites(PRMMCs) SiC p/Al in ultrasonic vibration cutting and c ommon cutting with carbide tools and PCD tools was researched in the paper. Mic rost... The cutting performance of particulate reinforced me tallic matrix composites(PRMMCs) SiC p/Al in ultrasonic vibration cutting and c ommon cutting with carbide tools and PCD tools was researched in the paper. Mic rostructure of machined surface was described, the relation between cutting para meters and surface roughness was presented, and characteristic of the surface re mained stress was also presented. Furthermore, wear regularity and abrasion resi stance ability of tools in ultrasonic vibration cutting and common cutting o f PRMMCs were discussed in detail. The test results show: (1) The surface config urations are obviously different when using different tools to machine such PRMM Cs. The surface machined with carbide tools looks luminous and orderly and there are seldom surface defects on it. The reason is that the soft basal body is apt to flow during cutting, therefore a layer of Al matrix film covers machined sur face. On the contrary, the surface machined with PCD tools looks lackluster. But the profile of machined surface is very clear. Superfine grooves, pits and blac k reinforce particulates can be seen easily without obvious Al film. (2) Because of unstable cutting process in common cutting, the surface is easy to produce s ome defects such as burrs, built-up edges and so on so that the quality of surf ace becomes very poor. Vibration cutting can reduce the influence of tearing, pl astic deformation and built-up edge in cutting and can restrain flutter so as t o make cutting process more stable. Therefore, surface roughness of vibration cu tting is better than that of common cutting. (3) There is an optimum value of fe ed rate in vibration cutting of PRMMCs due to the influence of material characte ristics. Whether feed rate is more than or less than this optimum value, surface roughness will increase. (4) According to analyzing the wear rate of tools in v ibration cutting PRMMCs, it can be concluded that abrasion resistance of tools w ill be improved remarkably when vibration cutting composites have a lower pe rcentage of reinforce particulate. If the percentage of reinforce particulate is higher, the influence on abrasion resistance of carbide tool in vibration cut ting will not be obvious. The research result indicates that vibration cutting effect has a close relation with material characteristics. 展开更多
关键词 PcD tools composite sic p/Al surface micro-c onfiguration tool wear
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SiC-ZrC复相超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展 被引量:4
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作者 张倩玮 陈意高 +1 位作者 崔红 吴小军 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期80-89,共10页
SiC-ZrC复相超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备工艺原理与单一陶瓷相改性C/C复合材料的工艺原理基本相同,但SiC-ZrC复相陶瓷具有耐高温、温域宽(1600~2500℃)、抗氧化、工艺适应性好等优点,在测试和应用中表现出优异的力学性能和抗烧蚀性... SiC-ZrC复相超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备工艺原理与单一陶瓷相改性C/C复合材料的工艺原理基本相同,但SiC-ZrC复相陶瓷具有耐高温、温域宽(1600~2500℃)、抗氧化、工艺适应性好等优点,在测试和应用中表现出优异的力学性能和抗烧蚀性能,能够有效填补目前高温段热防护材料的空缺,因此已经成为C/C复合材料基体掺杂改性的重要选择,在航天飞行器防热领域极具应用潜力。本文针对C/C-SiC-ZrC复合材料的发展潜力和应用空间,从制备工艺、结构特征以及性能特点三个方面综述了C/C-SiC-ZrC复合材料当前的研究进展,分析了制备工艺对复合材料微结构和性能的影响规律,提出了基于工程应用C/C-SiC-ZrC防热材料的发展建议。 展开更多
关键词 c/c复合材料 sic-Zrc复相陶瓷 基体改性
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浆料浸渍辅助PIP工艺制备C/HfC-SiC复合材料的微观结构及性能研究 被引量:2
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作者 粟毅 史扬帆 +4 位作者 贾成兰 迟蓬涛 高扬 马青松 陈思安 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期726-732,共7页
针对高速飞行器对于防热/承载一体化超高温陶瓷基复合材料的迫切需求,以及现有反应型HfC先驱体存在的成本高、效率低和致密效果差等不足,本研究将HfC亚微米粉体配制成稳定的陶瓷浆料,利用浆料加压浸渍辅助先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了... 针对高速飞行器对于防热/承载一体化超高温陶瓷基复合材料的迫切需求,以及现有反应型HfC先驱体存在的成本高、效率低和致密效果差等不足,本研究将HfC亚微米粉体配制成稳定的陶瓷浆料,利用浆料加压浸渍辅助先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了HfC基体均匀分布的C/HfC-SiC复合材料,探讨了HfC含量对于复合材料微观结构、力学与烧蚀性能的影响。结果表明,当HfC实际体积分数为13.1%~20.3%时,复合材料密度为2.20~2.58 g·cm^(-3),开孔率约为5%。通过单层碳布加压浸渍陶瓷浆料,HfC颗粒能够分散到纤维束内部,且在复合材料中分布比较均匀。提高HfC含量会降低复合材料纤维含量,其力学性能也呈现出降低趋势。当HfC体积分数为20.3%时,复合材料的密度、拉伸强度和断裂韧性分别为2.58 g·cm^(-3)、147 MPa和9.3 MPa·m^(1/2);经氧乙炔焰烧蚀60 s后,复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.0062 mm/s和0.005 g/s,烧蚀过程中形成的熔融相Hf_(x)Si_(y)O_(z)能覆盖在材料表面,起到良好的保护作用。 展开更多
关键词 c/Hfc-sic复合材料 浆料浸渍 力学性能 抗烧蚀性能
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C/SiC复合材料数据库及机器学习性能预测平台的设计与开发 被引量:1
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作者 曹文轩 史振宇 +3 位作者 邹斌 王继来 张成鹏 袭建人 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期51-61,共11页
以MySQL Workbench 8.0为数据库平台,采用三层浏览器/服务器架构,利用PyCharm 2022开发了一套基于Web界面和机器学习技术的C/SiC复合材料数据库系统,该系统包括材料数据库和机器学习模型2部分,具有对材料组分结构、制备工艺、试验性能... 以MySQL Workbench 8.0为数据库平台,采用三层浏览器/服务器架构,利用PyCharm 2022开发了一套基于Web界面和机器学习技术的C/SiC复合材料数据库系统,该系统包括材料数据库和机器学习模型2部分,具有对材料组分结构、制备工艺、试验性能等材料研发各阶段的信息查询、添加、修改、删除、搜索以及支持信息管理、设计分析视图、案例推理辅助设计、用户与系统管理等功能。基于神经网络回归算法训练机器学习模型,利用材料微观结构参数预测材料力学性能,对不同微观结构参数的影响权重进行评价,并部署在系统平台中;通过Web用户界面调用机器学习模型,对预留的验证集数据进行拉伸模量和弯曲模量预测。结果表明:机器学习模型预测材料力学性能的精度达到95%左右,训练出来的预测模型具有良好的精度与泛化能力。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 材料数据库 WEB系统 神经网络 性能预测
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不同预制体结构制备C/C-SiC复合材料的微观结构演变及力学性能 被引量:1
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作者 魏琰斌 王雅雷 +2 位作者 熊翔 叶志勇 刘在栋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期127-138,共12页
采用缝合结构与针刺结构碳纤维预制体,经化学气相渗透法(CVI)和反应熔渗法(RMI)制备出C/C-SiC复合材料,系统研究了两种结构预制体制得的C/C多孔体微观结构、孔隙特征及C/C-SiC复合材料微观结构和弯曲性能。结果表明:缝合结构C/C多孔体... 采用缝合结构与针刺结构碳纤维预制体,经化学气相渗透法(CVI)和反应熔渗法(RMI)制备出C/C-SiC复合材料,系统研究了两种结构预制体制得的C/C多孔体微观结构、孔隙特征及C/C-SiC复合材料微观结构和弯曲性能。结果表明:缝合结构C/C多孔体孔径呈双峰分布,孔隙多为纤维束间孔,针刺结构C/C多孔体孔径呈单峰分布,由于网胎的加入使得部分纤维束间孔转变为连通的小孔隙网络,经过模拟后者Z向绝对渗透率略大于前者,有利于后者后续RMI致密化过程(高密度,低开孔率,低残余金属);缝合结构C/C-SiC复合材料平均弯曲强度高于针刺结构C/C-SiC复合材料,二者都呈现“假塑性”断裂方式;针刺结构C/C-SiC复合材料密度更高,残余Si含量更低,但其纤维体积含量较低,长直纤维的完整性较差,使得复合材料承载性能较低。 展开更多
关键词 c/c-sic复合材料 孔隙结构 微观结构 弯曲性能
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管状C/SiC复合材料高温空气氧化行为与宏细观建模研究 被引量:1
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作者 全文心 余艺平 +2 位作者 方冰 李伟 王松 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期920-928,共9页
氧化损伤是影响火箭发动机用C/SiC复合材料喷管寿命的主要因素之一。为准确评估C/SiC复合材料喷管的氧化损伤,本研究以近似喷管结构的管状C/SiC复合材料为实验对象,研究了管状C/SiC复合材料在高温(900~1300℃)空气环境下的氧化行为,包... 氧化损伤是影响火箭发动机用C/SiC复合材料喷管寿命的主要因素之一。为准确评估C/SiC复合材料喷管的氧化损伤,本研究以近似喷管结构的管状C/SiC复合材料为实验对象,研究了管状C/SiC复合材料在高温(900~1300℃)空气环境下的氧化行为,包括其组成、结构及力学性能的演变规律,发现管状C/SiC复合材料在该高温空气环境下表现出受扩散控制的氧化特征,质量与剩余强度随时间呈幂函数下降趋势,下降速率与温度正相关。在此基础上,从氧化动力学与传质学理论角度出发,建立了管状C/SiC复合材料细观/宏观尺度氧化模型,模拟了管状C/SiC复合材料高温空气氧化过程,并预测了材料的质量与剩余强度。模型预测结果与实验数据拟合程度较高,可为C/SiC复合材料喷管的寿命评估提供参考。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 高温氧化 氧化模型 寿命预测
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2D-C/SiC复合材料的面内剪切本构模型 被引量:2
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作者 林江嵘 杨成鹏 贾斐 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期139-149,共11页
为了表征2D-C/SiC复合材料的面内剪切行为,考虑基体开裂、界面脱粘、纤维桥连弯曲等损伤机制,提出宏细观两尺度下的含损伤体元模型;引入热失配应力的影响,在分别表征卸载弹性应变和残余应变的基础上,建立材料的温度相关面内剪切本构模... 为了表征2D-C/SiC复合材料的面内剪切行为,考虑基体开裂、界面脱粘、纤维桥连弯曲等损伤机制,提出宏细观两尺度下的含损伤体元模型;引入热失配应力的影响,在分别表征卸载弹性应变和残余应变的基础上,建立材料的温度相关面内剪切本构模型。开展室温单调加载和加卸载面内剪切实验,发现残余应变和弹性应变均随剪应力的增大逐渐增大,而卸载模量随剪应力的增大持续减小。将模型用于2D-C/SiC复合材料剪切行为的模拟,结果表明:模型对于弹性应变、残余应变、卸载模量和整体应力-应变曲线的预测值均与实验数据吻合,验证了分析模型的合理性与准确性;在此基础上,给出2D-C/SiC复合材料在不同温度下的面内剪切应力-应变关系曲线,为热结构设计提供参考。 展开更多
关键词 2D-c/sic复合材料 面内剪切 热失配应力 高温性能 损伤机理
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改性C/SiC-ZrC复合材料热化学烧蚀仿真研究 被引量:1
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作者 张川电 陈涛 +1 位作者 段振岩 刘凤宇 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第6期22-28,共7页
基于C/SiC复合材料基体改性制备超高温陶瓷基复合材料,是满足高超音速飞行器对热防护系统材料所需更高要求的有效途径。基于热化学平衡理论构建了C/SiC-ZrC复合材料的烧蚀模型,选取文献中相同制备方式下两组不同体积分数的C/SiC-ZrC复... 基于C/SiC复合材料基体改性制备超高温陶瓷基复合材料,是满足高超音速飞行器对热防护系统材料所需更高要求的有效途径。基于热化学平衡理论构建了C/SiC-ZrC复合材料的烧蚀模型,选取文献中相同制备方式下两组不同体积分数的C/SiC-ZrC复合材料,并利用MATLAB计算出两组材料的无量纲烧蚀率,然后在COMSOL多物理场分析软件中建立数值仿真,将仿真结果与文献实验结果进行对比,误差分别为8.7%~16.9%和1.05%~11.07%,验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 c/sic-Zrc复合材料 基体改性 烧蚀 热化学平衡 数值分析
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SiC纳米线对大气等离子喷涂硅涂层性能的影响 被引量:1
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作者 王博 庄辛鹏 +4 位作者 李归 王宇龙 李媛琪 施伟 李佳艳 《耐火材料》 CAS 北大核心 2024年第5期369-375,共7页
为提升C/SiC复合材料表面Si涂层的韧性及其与C/SiC复合材料的结合强度,首先以10 mm×10 mm×10 mm的C/SiC复合材料作为基体,在基体表面生成约20μm厚的SiC纳米线(SiCnws)多孔层;再用大气等离子体喷涂法分别将生长SiCnws的基体... 为提升C/SiC复合材料表面Si涂层的韧性及其与C/SiC复合材料的结合强度,首先以10 mm×10 mm×10 mm的C/SiC复合材料作为基体,在基体表面生成约20μm厚的SiC纳米线(SiCnws)多孔层;再用大气等离子体喷涂法分别将生长SiCnws的基体和未生长SiCnws的基体喷涂约30、60、90μm厚的Si涂层。研究SiCnws对涂层试样的结合强度和抗氧化性的影响,并借助XRD、SEM、TEM和EDS对所制备的SiCnws和SiCnws/Si涂层进行物相组成、显微结构的分析。结果表明:1)制备的SiCnws形状平直,表面光滑,取向随机,直径为100~200 nm,是沿[111]晶向择优生长的β-SiC;2)SiCnws引入到Si涂层后,SiCnws/Si涂层试样的结合强度均比相应的Si涂层试样的高,说明SiCnws增强了Si涂层与C/SiC复合材料的结合;3)从室温至1400℃经历12次热震循环后,SiCnws/Si涂层试样的质量损失率比相应Si涂层试样的低20.7%~37.2%,说明SiCnws能有效缓解热应力,抑制裂纹的形成和扩展,降低裂纹尺寸和数量,提高涂层的抗氧化性。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 sic纳米线 Si涂层 抗氧化性能 结合强度
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