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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
1
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
2
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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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
3
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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残余Si对C/SiC复合材料力学性能和摩擦学性能的影响
4
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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C/C-B-SiC复合材料的烧蚀性能研究 被引量：7
5
作者 田玲 范雪骐 +4 位作者 陈来 吴市 张家宝 任慕苏 孙晋良 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期256-259,共4页
采用聚合物浸渗裂解法制备了C/C-B-S iC复合材料,用H2-O2焰法对其烧蚀性能进行了研究,并推测了C/C-B-S iC复合材料的烧蚀机理。结果表明,C/C-B-S iC复合材料的烧蚀率随材料密度ρ的增加呈下降趋势,ρ=1.50 g/cm3的C/C-B-S iC复合材料的... 采用聚合物浸渗裂解法制备了C/C-B-S iC复合材料,用H2-O2焰法对其烧蚀性能进行了研究,并推测了C/C-B-S iC复合材料的烧蚀机理。结果表明,C/C-B-S iC复合材料的烧蚀率随材料密度ρ的增加呈下降趋势,ρ=1.50 g/cm3的C/C-B-S iC复合材料的线烧蚀率相当于ρ=1.86 g/cm3的C/C复合材料的61%,烧蚀时间为60 s时的质量烧蚀率相当于ρ=1.77 g/cm3的C/C复合材料。C/C-B-S iC复合材料在H2-O2焰条件下的烧蚀机制是热化学烧蚀(氧化和升华)和机械冲刷的综合作用。 展开更多
关键词 c/c—b—sic复合材料 烧蚀 抗氧化
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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
6
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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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
7
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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C/SiC复合材料的人工孔发汗冷却性能分析及优化研究
8
作者 俞逸斯 李明佳 +2 位作者 杜燊 戴嘉鹏 徐航 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期88-95,I0002,共9页
C/SiC复合材料在热防护领域中应用广泛,但受制备工艺、成本等方面的限制,具有低孔隙率、小孔径的特征,在发汗冷却过程中这些微小孔隙难以支撑足够的冷却剂供应量且易发生堵塞,限制了冷却的进行。针对此问题,本文研究通过增加人工孔来改... C/SiC复合材料在热防护领域中应用广泛,但受制备工艺、成本等方面的限制,具有低孔隙率、小孔径的特征,在发汗冷却过程中这些微小孔隙难以支撑足够的冷却剂供应量且易发生堵塞,限制了冷却的进行。针对此问题,本文研究通过增加人工孔来改善C/SiC复合材料发汗冷却性能的可行性。建立了人工孔表征单元结构及等效模型,获得了打孔后复合材料内冷却工质的流量比及等效渗透率的变化情况,探究了打孔方式与工质流量对复合材料等效体换热系数的影响规律,并拟合了打孔后复合材料等效体换热系数经验公式。结果表明:渗透特性方面,冷却工质的主要流量分布于人工孔中;对于渗透率为1×10^(-16) m^(2)的低渗透率材料,打孔后复合材料自身工艺孔中的流量占比小于0.1%,其中的工质流动可忽略;在换热特性方面,可通过调节打孔方式改善复合材料的换热性能,相同渗透率下调节打孔方式可使体换热系数提升154%。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 热防护 传热传质 发汗冷却 人工孔 数值模拟
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C/SiC复合材料的烧蚀机理试验研究
9
作者 付斌 王永海 +2 位作者 陈鑫 曹占伟 阎君 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第4期77-80,共4页
C/SiC复合材料具有优异的热力学性能,在临近空间领域具有较好的应用前景。针对C/SiC复合材料的烧蚀机理理论方法开展研究,建立了C/SiC复合材料主/被动氧化烧蚀分析方法,并在传统主动和被动氧化烧蚀的基础上,对于更高温度条件则采用一种... C/SiC复合材料具有优异的热力学性能,在临近空间领域具有较好的应用前景。针对C/SiC复合材料的烧蚀机理理论方法开展研究,建立了C/SiC复合材料主/被动氧化烧蚀分析方法,并在传统主动和被动氧化烧蚀的基础上,对于更高温度条件则采用一种升华分解烧蚀模型。通过设计典型状态电弧风洞试验,验证了主/被动氧化模型烧蚀、升华分解烧蚀模型的准确性,试验结果表明典型状态下C/SiC复合材料无因次质量烧蚀率与理论值吻合,有关研究及结果可以为C/SiC复合材料防热设计分析提供参考。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 烧蚀机理 升华分解 防热设计 氧化烧蚀
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C/C复合材料ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的微观结构及氧化机理 被引量：8
10
作者 王馨爽 陈招科 +3 位作者 熊翔 张天助 孙威 王雅雷 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1670-1678,共11页
为提高C/C复合材料在高温富氧环境中的抗氧化性能,采用两步刷涂+化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备含Si_3N_4、MoSi_2、TaC等添加剂的ZrB_2-SiC基多层复合陶瓷涂层。利用XRD和SEM等分析测试手段研究涂层的物相组成和微观结构,并分析... 为提高C/C复合材料在高温富氧环境中的抗氧化性能,采用两步刷涂+化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备含Si_3N_4、MoSi_2、TaC等添加剂的ZrB_2-SiC基多层复合陶瓷涂层。利用XRD和SEM等分析测试手段研究涂层的物相组成和微观结构,并分析讨论涂层在900和1500℃的等温抗氧化机理。结果表明:利用两步刷涂+化学气相沉积法制备的ZrB_2-SiC基复合陶瓷涂层整体厚度约为200μm。Si3N4、MoSi_2可很好地促进ZrB_2-SiC基氧阻挡层的高温烧结,使涂层致密化,并提高涂层在900℃的抗氧化性能;与之相比,TaC则不能很好地发挥致密化作用,对涂层在900℃时抗氧化性能的提高有限。在900℃时,ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的氧化过程主要受氧在涂层孔隙等缺陷中的扩散所控制,添加剂主要通过改变涂层的致密化程度来影响涂层的抗氧化性能。在1500℃氧化过程中,涂层抗氧化性能恶化,但致密的化学气相沉积SiC封填层的引入可显著改善涂层在1500℃时的抗氧化性能,涂层表面生成了完整的含有ZrO_2和ZrSiO_4等高熔点颗粒的SiO_2玻璃态氧化膜,为基体提供有效的氧化防护。 展开更多
关键词 c/c复合材料 ZR b2-Si c基涂层 添加剂 抗氧化机理
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C/SiC复合材料表面状态对其与Nb钎焊的影响 被引量：6
11
作者 刘玉章 张丽霞 +1 位作者 杨振文 冯吉才 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期31-34,共4页
采用等原子比Ti-Ni复合箔对C/SiC复合材料与Nb进行了真空反应钎焊,研究了焊前C/SiC表面状态对接头界面组织和力学性能的影响.结果表明,线切割态的C/SiC与Nb的接头界面(Ti,Nb)C反应层呈现锯齿状,而抛光和砂纸打磨状态的C/SiC接头界面处... 采用等原子比Ti-Ni复合箔对C/SiC复合材料与Nb进行了真空反应钎焊,研究了焊前C/SiC表面状态对接头界面组织和力学性能的影响.结果表明,线切割态的C/SiC与Nb的接头界面(Ti,Nb)C反应层呈现锯齿状,而抛光和砂纸打磨状态的C/SiC接头界面处的反应层平直.锯齿状的界面反应层降低了界面处的应力集中程度,有助于提高接头的力学性能,使得线切割态的C/SiC与Nb的接头强度明显高于抛光和打磨状态的接头,达到188MPa.线切割态的C/SiC与Nb的接头断裂同时发生在C/SiC母材、界面和钎缝中,而抛光和打磨状态的C/SiC与Nb的接头断裂主要发生在界面处. 展开更多
关键词 c/sic复合材料 钎焊 表面状态 组织 抗剪强度
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C/SiC复合材料与Nb的液相渗透连接 被引量：10
12
作者 童巧英 成来飞 张立同 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2004年第1期53-56,共4页
研究了不同编织方法的C/SiC复合材料与金属Nb的连接情况。采用液相渗透连接方法以Ni基连接剂为中间层在1300℃、保温时间45min、压力20MPa、真空条件下分别对二维、三维C/SiC复合材料与金属Nb进行了连接。结果表明二维C/SiC复合材料与金... 研究了不同编织方法的C/SiC复合材料与金属Nb的连接情况。采用液相渗透连接方法以Ni基连接剂为中间层在1300℃、保温时间45min、压力20MPa、真空条件下分别对二维、三维C/SiC复合材料与金属Nb进行了连接。结果表明二维C/SiC复合材料与金属Nb不能得到较好的连接,整个连接件在由连接温度降温到室温过程中已发生脱离现象;而三维C/SiC复合材料与Nb金属连接良好。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 Nb 液相渗透连接 碳纤维增韧碳化硅复合材料 钎焊 金属材料
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TiC对C-SiC-B_4C复合材料氧化行为的影响 被引量：3
13
作者 张伟刚 成会明 +1 位作者 沈祖洪 周本濂 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 1998年第1期13-18,共6页
研究了ＴｉＣ的添加对Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料氧化行为的影响，实验发现１５７３Ｋ处理的Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料的抗氧化性能优于未加ＴｉＣ的复合材料，氧化失重随着ＴｉＣ添加量的增大而减小；更高温度处理的Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ... 研究了ＴｉＣ的添加对Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料氧化行为的影响，实验发现１５７３Ｋ处理的Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料的抗氧化性能优于未加ＴｉＣ的复合材料，氧化失重随着ＴｉＣ添加量的增大而减小；更高温度处理的Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料在低温氧化时表现为少量增重，１１００Ｋ以下基本无失重，而高温氧化速率则有所增加，特别是２６７３Ｋ处理的复合材料的最终氧化失重是１５７３Ｋ处理复合材料失重的６倍，失重主要发生在１２００～１４００Ｋ。Ｘ射线衍射发现，高温处理使复合材料中的Ｂ４Ｃ与ＴｉＣ发生反应生成ＴｉＢ２，减缓了Ｂ４Ｃ的氧化速率，使之在１１００～１４００Ｋ不能产生足够的液相Ｂ２Ｏ３，没有起到有效封闭炭材料裸露面而阻止氧的扩散的作用。１４００Ｋ以上的氧化失重速率受热处理温度的影响不大，主要是由于生成的ＴｉＢ２大量氧化，生成Ｂ２Ｏ３液相，以及ＳｉＣ大量氧化生成ＳｉＯ２，从而对复合材料起到保护作用。ＳＥＭ形貌观察与上述结论一致。 展开更多
关键词 复合材料 碳化钛 氧化 陶瓷 碳
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PIP工艺对2DC／SiC-ZrB2复合材料结构和力学性能的影响 被引量：3
14
作者 童长青 成来飞 +2 位作者 刘永胜 殷小玮 张立同 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期42-45,64,共5页
采用CVI结合SI及PIP工艺制备2D C/SiC-ZrB2复合材料。研究了PIP工艺中循环浸渍次数及热处理对复合材料结构和力学性能的影响。比较了多孔C/SiC浸渍浆料后用PIP结合CVI致密化和仅用CVI致密化的效果。结果表明:浸渍裂解后,热处理温度相同... 采用CVI结合SI及PIP工艺制备2D C/SiC-ZrB2复合材料。研究了PIP工艺中循环浸渍次数及热处理对复合材料结构和力学性能的影响。比较了多孔C/SiC浸渍浆料后用PIP结合CVI致密化和仅用CVI致密化的效果。结果表明:浸渍裂解后,热处理温度相同,热处理次数对复合材料的开孔率和弯曲强度影响不大。2D C/SiC-ZrB2复合材料的弯曲强度不随PIP次数的增多而增加,PIP处理二次后,复合材料的强度逐渐增加,PIP处理五次,强度达到最大值,制备的复合材料开孔率为8.0%、弯曲强度为423 MPa。SI后用PIP结合CVI致密化比仅用CVI致密化效果好。 展开更多
关键词 c/sic—Zrb2复合材料 化学气相渗透 浆料浸渍 先驱体浸渍裂解
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2D-C/SiC复合材料面内剪切性能统计及强度B基准值 被引量：3
15
作者 王波 吴亚波 +2 位作者 黄喜鹏 潘文革 成来飞 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期131-138,共8页
针对2D-C/SiC复合材料进行大子样面内剪切实验,研究材料面内剪切模量和强度的分布规律及强度B基准值。运用线性回归结合假设检验的方法,确定2D-C/SiC复合材料面内剪切力学性能的分布规律及参数,对比两种不同经验失效概率得到统计结果;... 针对2D-C/SiC复合材料进行大子样面内剪切实验,研究材料面内剪切模量和强度的分布规律及强度B基准值。运用线性回归结合假设检验的方法,确定2D-C/SiC复合材料面内剪切力学性能的分布规律及参数,对比两种不同经验失效概率得到统计结果;通过观察试样最窄净截面微CT照片及断口电镜扫描照片,解释材料面内剪切强度分散性微观机制,基于分布规律,最终计算得到2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值。结果表明:强度和模量均同时服从威布尔、正态和对数正态分布,且理论模型与实验结果吻合良好,两种经验失效概率不影响力学性能分布规律;面内剪切强度分散性与最窄净截面致密度和界面脱粘长度有关;2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值为80.41MPa。 展开更多
关键词 2D-c/sic复合材料 面内剪切 经验失效概率 性能统计 b基准值
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2.5D C/SiC复合材料铣削材料去除的实验研究
16
作者 侯兆鑫 刘畅 高磊 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期110-116,共7页
为了探究2.5D C/SiC复合材料铣削加工的材料去除特性,分别选用端铣刀和鱼鳞铣刀对2.5D C/SiC复合材料开展普通铣削和超声振动辅助铣削实验。分析了四种铣削工况下切削力、切削温度的变化规律,研究了0°、90°和z向针刺纤维的去... 为了探究2.5D C/SiC复合材料铣削加工的材料去除特性,分别选用端铣刀和鱼鳞铣刀对2.5D C/SiC复合材料开展普通铣削和超声振动辅助铣削实验。分析了四种铣削工况下切削力、切削温度的变化规律,研究了0°、90°和z向针刺纤维的去除特性。结果表明,相比于传统端铣刀和普通铣削,鱼鳞铣刀和超声振动辅助铣削分别可以显著地降低切削力和切削温度。超声振动辅助铣削可以使纤维的整体去除变为破碎去除,减小表面缺陷。鱼鳞铣刀和超声振动辅助铣削的组合工艺方式可以较大程度地降低表面缺陷、切削力和切削温度,提高工件表面质量,为2.5D C/SiC复合材料低损伤铣削提供了可行性。 展开更多
关键词 2.5D c/sic复合材料 超声振动辅助铣削 切削力 切削温度 材料去除
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C/SiC复合材料单颗磨粒切削有限元仿真及磨削实验分析
17
作者 都金光 耿淼 +1 位作者 刘宝林 刘琨 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期114-118,共5页
为了探究C/SiC复合材料的去除机制,建立了三维C/SiC复合材料单颗磨粒微观切削有限元模型。借助Abaqus有限元分析软件,使用BrittlecCracking模型、Johnson-Holmquist 2模型和内聚力模型分别被用来模拟碳纤维,SiC陶瓷及界面层的材料属性,... 为了探究C/SiC复合材料的去除机制,建立了三维C/SiC复合材料单颗磨粒微观切削有限元模型。借助Abaqus有限元分析软件,使用BrittlecCracking模型、Johnson-Holmquist 2模型和内聚力模型分别被用来模拟碳纤维,SiC陶瓷及界面层的材料属性,并以此建立三相微观切削模型来分析不同切削速度和切削深度下的材料加工变形规律和切削力变化趋势。同时参考C/SiC复合材料锥形电镀金刚石工具加工表面形貌实验进行辅助分析。结果表明:C/SiC复合材料的切削过程主要表现为碳纤维的脆性去除;随着切削速度的增加,界面层的破坏程度减少且切削力降低;随着切削深度增加,切削力增加且界面层损伤程度增大。这些结果为进一步了解碳纤维复合材料切削时的材料去除机理提供了一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 有限元仿真 材料去除 切削力
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Pb对SiCp/Al-1.2Mg-0.6Si-0.1Ti复合材料界面结构的影响
18
作者 郭建 郭新勇 赵东山 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期622-625,共4页
采用搅拌复合方法制备了SiCp Al 1 2Mg 0 6Si 0 1Ti 1 0Pb复合材料,通过透射电镜研究了复合材料的界面结构。复合材料中增强体SiC与基体合金的界面主要为SiC Al、SiC Pb、SiC Mg2Si,Pb在复合材料中主要以面心立方Pb相形式存在于SiC颗粒... 采用搅拌复合方法制备了SiCp Al 1 2Mg 0 6Si 0 1Ti 1 0Pb复合材料,通过透射电镜研究了复合材料的界面结构。复合材料中增强体SiC与基体合金的界面主要为SiC Al、SiC Pb、SiC Mg2Si,Pb在复合材料中主要以面心立方Pb相形式存在于SiC颗粒的界面上,部分SiC颗粒的界面存在Al4C3。界面Pb相中存在着Ti元素,由于合金元素之间的相互作用使基体合金中的Pb、Ti元素集中存在于SiC的界面上。 展开更多
关键词 基体合金 复合材料 增强体 sic颗粒 界面结构 MG2SI AL4c3 面心立方 合金元素 透射电镜
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AIN和B对热压烧结C_f/SiC复合材料性能的影响
19
作者 何新波 张长瑞 +2 位作者 周新贵 张新明 周安郴 《材料科学与工程》 CSCD 1999年第4期30-34,35,共6页
研究了烧结助剂ＡＩＮ 和Ｂ对Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料力学性能的影响。结果表明：Ｂ含量较低时（小于０．５ｗ ｔ％ ），Ｂ的增加能有效地提高复合材料的抗弯强度与断裂韧性，继续增加Ｂ的用量至１ｗ ｔ％ ，虽能大幅度提高复合材料的强... 研究了烧结助剂ＡＩＮ 和Ｂ对Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料力学性能的影响。结果表明：Ｂ含量较低时（小于０．５ｗ ｔ％ ），Ｂ的增加能有效地提高复合材料的抗弯强度与断裂韧性，继续增加Ｂ的用量至１ｗ ｔ％ ，虽能大幅度提高复合材料的强度，但使复合材料的断裂韧性大大降低。ＡＩＮ 与ＳｉＣ高温反应形成固溶体，能起到强化和细化基体ＳｉＣ晶粒以及改善ＳｉＣ晶界结构的作用，但对复合材料内纤维与基体间界面的结合影响较小，因此与Ｂ的作用相比，ＡＩＮ 对复合材料密度和力学性能的影响较小。烧结助剂为５ｗ ｔ％ ＡＩＮ－０．５ｗ ｔ％ Ｂ，经１８５０℃和２５ＭＰａ 热压烧结后的Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料具有较佳的综合力学性能，其抗弯强度与断裂韧性值分别为５２６．６ＭＰａ 和１７．１４ＭＰａ·ｍ １／２。 展开更多
关键词 热压烧结 cF/sic复合材料 氮化铝 硼 烧结助剂
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C-SiC-B_4C复合材料烧结曲线的制定研究 被引量：2
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作者 黄健 陈石林 +2 位作者 李姗姗 刘会忠 叶崇 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期115-118,共4页
利用TG-DSC热分析和傅里叶红外光谱分析研究了在不同炭化温度下C-SiC-B4C复合材料用煤沥青粘结剂的热缩聚焦化过程,考察了煤沥青焦化过程中内部结构基团变化。通过对中温煤沥青的TG-DSC分析和红外分析结果发现：中温煤沥青的结焦炭化过... 利用TG-DSC热分析和傅里叶红外光谱分析研究了在不同炭化温度下C-SiC-B4C复合材料用煤沥青粘结剂的热缩聚焦化过程,考察了煤沥青焦化过程中内部结构基团变化。通过对中温煤沥青的TG-DSC分析和红外分析结果发现：中温煤沥青的结焦炭化过程主要在210~600℃之间完成,当利用煤沥青作粘结剂制备C-SiC-B4C复合材料时,这个温度区间的升温速率必须尽量减慢;一定范围内,随着烧结温度的提高,能够提高C-SiC-B4C复合材料的致密化程度。 展开更多
关键词 炭-陶瓷复合材料 陶瓷相 sic b4c 制备 烧结曲线 煤沥青
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