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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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烧结助剂对C_(sf)/SiC-BN-ZrC-ZrB_(2)多相陶瓷基复合材料组织性能的影响
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作者 张战胜 张鹏飞 王标 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2024年第4期729-738,共10页
在制备C_(sf)/SiC-BN-ZrC-ZrB_(2)多相陶瓷基复合材料时,如何有效促进其烧结致密化过程,同时减少对碳纤维的损伤一直是该复合材料工程应用中面临的一大难题。通过在原料中添加B_(4)C-C_(g)、Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)、酚醛树脂等烧结助剂... 在制备C_(sf)/SiC-BN-ZrC-ZrB_(2)多相陶瓷基复合材料时,如何有效促进其烧结致密化过程,同时减少对碳纤维的损伤一直是该复合材料工程应用中面临的一大难题。通过在原料中添加B_(4)C-C_(g)、Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)、酚醛树脂等烧结助剂,采用热压工艺制备了C_(sf)/SiC-BN-ZrC-ZrB_(2)复合材料。采用XRD、SEM、EDS、力学性能测试等方法详细研究了烧结助剂类型及含量对复合材料微观组织、力学性能、碳纤维结构等的影响规律。结果表明,添加B_(4)C-C_(g)(2 wt.%)能够在一定程度上缓解碳纤维受到的损伤,复合材料的断裂韧度达7.39 MPa·m^(1/2),且呈现非脆性断裂模式。当B_(4)C-C_(g)的含量为4 wt.%时,过量的烧结助剂无助于复合材料力学性能的继续提高,也无法更加有效地避免碳纤维受到的侵蚀损伤。添加酚醛树脂加大了碳纤维与陶瓷基体之间分散的难度,纤维出现严重的团聚、架桥等现象,致使复合材料力学性能下降。添加Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)能显著提高复合材料的弯曲强度(σbb=147.45 MPa),但生成的YAG相对碳纤维侵蚀严重,纤维的拔出长度较短且表面粗糙,复合材料的断裂韧度为6.94 MPa·m^(1/2)。添加B_(4)C-C_(g)可以适当消除陶瓷粉体表面的氧化膜和杂质,促进原子扩散和复合材料致密化,同时能够在一定程度上减轻碳纤维受到的反应侵蚀损伤现象。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 纤维损伤 烧结助剂 力学性能 界面反应
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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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原位合成SiC-BN复合陶瓷 被引量:5
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作者 杨治华 贾德昌 +2 位作者 周玉 宋成斌 石鹏远 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期483-487,共5页
采用原位合成的方法设计并制备了SiC BN复合陶瓷。经理论计算及实验证明 ,在相对较低的温度(170 0°C)下即可成功实现预期的原位反应。复合陶瓷中生成了细小均匀的微米级SiC和BN颗粒 ,在添加剂较多的地方发现了纳米级的SiC晶粒。SiC... 采用原位合成的方法设计并制备了SiC BN复合陶瓷。经理论计算及实验证明 ,在相对较低的温度(170 0°C)下即可成功实现预期的原位反应。复合陶瓷中生成了细小均匀的微米级SiC和BN颗粒 ,在添加剂较多的地方发现了纳米级的SiC晶粒。SiC BN系列复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性在含 2 0vol%BN时达到最大 ,分别为 311MPa和 4 .5MPa·m1 2 ,弹性模量和硬度随BN含量的增加而减小 ,B6 0复合陶瓷的弹性模量为 4 0 .8GPa,维氏硬度为 0 .5 5GPa。不含BN的B0复合陶瓷的断裂方式主要为穿晶断裂 ,含有BN的SiC BN复合陶瓷的断裂方式主要为沿晶断裂。 展开更多
关键词 sic-bn复合陶瓷 原位合成 抗弯强度 断裂韧性 穿晶断裂 沿晶断裂
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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
8
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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原位合成SiC-BN复合陶瓷设计与热力学研究 被引量:1
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作者 杨治华 贾德昌 周玉 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期272-274,共3页
采用原位合成的方法设计并制备了SiC-BN复合陶瓷.通过热力学计算,选择了制备SiC-BN复合陶瓷的反应方程式,并通过进一步的计算,选择合适的烧结工艺保证了反应方程式Si3N4+B4C+2C=3SiC+4BN不会受到副反应的影响.通过实验验证此反应在1700... 采用原位合成的方法设计并制备了SiC-BN复合陶瓷.通过热力学计算,选择了制备SiC-BN复合陶瓷的反应方程式,并通过进一步的计算,选择合适的烧结工艺保证了反应方程式Si3N4+B4C+2C=3SiC+4BN不会受到副反应的影响.通过实验验证此反应在1700℃能够反应完成,生成β-SiC和h-BN. 展开更多
关键词 原位合成 BN 力学研究 陶瓷设计 反应方程式 复合陶瓷 热力学计算 Β-SIC 工艺保证 副反应 制备
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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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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
15
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
17
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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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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砂轮种类及冷却方式对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料磨削质量的影响
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作者 王奔 唐家杰 +1 位作者 楚闳迪 张棋 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第2期163-175,共13页
SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料由于其耐高温和高比强度的特性,已成为航空发动机用先进材料之一。然而,作为一种难加工的硬脆材料,提高其加工质量和效率是当前研究的关键问题。采用电镀和烧结金刚石砂轮,在有无冷却液的条件下进行正交磨削试... SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料由于其耐高温和高比强度的特性,已成为航空发动机用先进材料之一。然而,作为一种难加工的硬脆材料,提高其加工质量和效率是当前研究的关键问题。采用电镀和烧结金刚石砂轮,在有无冷却液的条件下进行正交磨削试验,以磨削力、工件表面粗糙度和砂轮磨损程度为评价指标,探究不同砂轮种类及冷却方式对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料磨削加工质量的影响。结果表明:采用烧结金刚石砂轮磨削加工复合材料可得到更好的表面质量和较低的磨削力,同时采用冷却液辅助磨削会降低工件表面粗糙度;由于电镀金刚石砂轮在受到较大磨削力时其金刚石磨粒更易出现成片剥落现象,其使用结果与烧结金刚石砂轮的相反,且电镀金刚石砂轮的磨损形式除磨粒损耗外还包括磨粒的烧伤、脱落等。当粗加工SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料时,应在干式磨削条件下使用电镀金刚石砂轮,并选取高转速、低进给速度及较小磨削深度的磨削参数;当精加工SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料时,应采用烧结金刚石砂轮,并采用水冷辅助方式来显著提高工件加工表面质量。 展开更多
关键词 SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料 磨削加工 表面粗糙度 砂轮种类 冷却方式
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纤维增强陶瓷基复合材料热结构可重复使用分析、设计和评价中的关键力学问题
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作者 杨正茂 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1382-1396,共15页
新一代空天往返飞行器在全寿命周期内经历多次飞行-再入过程,在此过程中经受严苛的气动热/力/振动等多物理耦合载荷作用,在此类极端瞬态热力耦合载荷作用下纤维增强陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)热结构的力学行为及损... 新一代空天往返飞行器在全寿命周期内经历多次飞行-再入过程,在此过程中经受严苛的气动热/力/振动等多物理耦合载荷作用,在此类极端瞬态热力耦合载荷作用下纤维增强陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)热结构的力学行为及损伤失效机制亟需明晰.本文从多物理场耦合视角揭示了CMC热结构在循环服役环境中的损伤演化机理,辨识出瞬态热机械载荷是材料结构在重复使用条件下性能退化的主控因素之一,构建了一套完整的高温瞬态大温度温度梯度下热机械诱导裂纹的预测与分析框架.通过建立热传导-力学响应耦合模型,实现了材料内部温度场、应力场及裂纹能量释放率(ERR)时空演化的定量表征.研究表明,瞬态热载荷导致的非均匀温度梯度是诱发亚表层应力状态反转(拉压转换)的核心诱因,其与材料微结构相互作用使得最大ERR出现于迎风面侧的亚表面区域,且弯曲约束条件可使ERR峰值提升至无约束工况的2倍.基于参数化分析,提出了以低ERR为指标的可重复设计准则,明确了梯度模量化、高导热、低热膨胀和薄壁化为CMC热结构的优化方向.通过自主搭建的1500°C/1.5 kN级力热联合试验平台,验证了C/SiC机翼前缘热结构在10次以上的循环加载后仍保持结构完整性,无损检测未发现界面脱黏或基体裂纹.本研究为可重复使用CMC热结构的材料/结构协同优化设计和损伤容限设计提供了理论-实验协同的创新方法论,对突破高超声速飞行器热防护系统设计瓶颈具有重要工程意义. 展开更多
关键词 可重复使用高超声速飞行器 陶瓷基复合材料 能量释放率 大温度梯度 高温瞬态效应
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