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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
3
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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CMC-EBC损伤耦合机理及一体化设计研究进展 被引量:2
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作者 方光武 谢浩元 +2 位作者 张华军 高希光 宋迎东 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期647-661,共15页
陶瓷基复合材料与环境障碍涂层组合(CMC-EBC)是目前航空航天领域最具应用前景的热结构材料体系。本文对CMC-EBC失效机理与分析模型的研究进展进行综述。首先,简要回顾了CMC-EBC材料体系的发展及主要制备工艺。然后,综述了CMC-EBC在服役... 陶瓷基复合材料与环境障碍涂层组合(CMC-EBC)是目前航空航天领域最具应用前景的热结构材料体系。本文对CMC-EBC失效机理与分析模型的研究进展进行综述。首先,简要回顾了CMC-EBC材料体系的发展及主要制备工艺。然后,综述了CMC-EBC在服役环境下的主要损伤模式与失效机理,总结发现CMC预制体结构、孔洞缺陷和EBC内裂纹等损伤演化相互影响,这种细观损伤模式的耦合是决定其寿命的关键因素之一,但目前的机理研究主要集中于涂层本身性能及其受环境因素的影响,缺乏对涂层和复合材料编制结构在损伤演化过程中协同效应的考虑。接下来,详细分析了CMC-EBC的失效模拟与预测模型研究的历史与现状,指出其中存在的问题,包括环境因素建模方法和损伤耦合演化模拟技术。目前大部分工作致力于分别开发CMC和EBC的失效模型,而对于CMC-EBC构件的失效预测应考虑其损伤演化与微观结构之间的相互耦合影响。最后,对CMC-EBC材料体系研发与服役性能预测方法进行了展望,认为CMC本体和EBC失效模式相互耦合,开展结构功能一体化设计和分析是CMC-EBC构件研究的趋势。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 环境障碍涂层 损伤耦合 失效模型 一体化设计 综述
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航机CMC热端部件用热喷涂涂层的机遇与挑战 被引量:1
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作者 陶顺衍 杨加胜 +5 位作者 邵芳 吴应辰 赵华玉 董绍明 张翔宇 熊瑛 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1077-1083,共7页
随着航空发动机涡轮前燃气入口温度的不断攀升,陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite, CMC)以其轻质、高强、抗氧化、对裂纹不敏感、耐温性能优异等特点,成为新一代航空发动机高温部件的首选基体材料。但CMC存在抗高温水氧侵蚀性能... 随着航空发动机涡轮前燃气入口温度的不断攀升,陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite, CMC)以其轻质、高强、抗氧化、对裂纹不敏感、耐温性能优异等特点,成为新一代航空发动机高温部件的首选基体材料。但CMC存在抗高温水氧侵蚀性能不足等问题,发动机CMC热端部件用热喷涂涂层成为亟待解决的技术瓶颈。本文结合国外航空发动机热端部件选材方案的更迭及工程应用实例,分析了发动机热端部件采用高温合金+气膜冷却+热障涂层方案的技术局限性,明确了CMC+适量气膜冷却+环境障碍涂层方案的技术优势;综述了CMC用热与环境障碍涂层(Thermal and Environmental Barrier Coatings, TEBCs)和环境障碍可磨耗封严涂层(Environmental Barrier Coatings-Abradable Sealing Coatings, EBCs-ASCs)的研究进展、应用情况以及近些年国内外学者的研究成果;辨析了面向更高温燃气来流时热喷涂环境障碍涂层面临的机遇与挑战,为后续TEBCs的组分和结构设计以及制备明确了方向,并对今后研究工作的重点进行了展望。 展开更多
关键词 热喷涂 环境障碍涂层 热与环境障碍涂层 可磨耗封严涂层 陶瓷基复合材料 专题评述
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CMC S弯喷管材料-结构多尺度优化设计研究
6
作者 戎乐 黄盛 +3 位作者 杨晗 姜卓群 周莉 王占学 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期194-204,共11页
S弯喷管作为大尺寸薄壁结构,在多场耦合作用下有着复杂的整体和局部刚度特性。本文针对S弯喷管变形特征,提出一种基于陶瓷基复合材料(CMC)的S弯喷管连续筋条加强结构,可以有效抑制S弯喷管的整体变形和局部变形。与GH4169合金相比,CMC材... S弯喷管作为大尺寸薄壁结构,在多场耦合作用下有着复杂的整体和局部刚度特性。本文针对S弯喷管变形特征,提出一种基于陶瓷基复合材料(CMC)的S弯喷管连续筋条加强结构,可以有效抑制S弯喷管的整体变形和局部变形。与GH4169合金相比,CMC材料可以降低S弯喷管45.31%的变形量,同时减重62.77%,在此基础上,采用连续筋条加强结构可以进一步降低CMC S弯喷管43.15%的变形量。基于代理模型和差分进化算法,以CMC材料筋条加强S弯喷管的结构质量为目标,以CMC材料细观编织结构中的经/纬纱比例以及喷管宏观结构中的分区域壁厚和加强筋尺寸为优化变量,开展了材料-结构多尺度优化,在相同的刚度指标要求下进一步优化减重26.21%。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 S弯喷管 筋条加强结构 变形抑制 多尺度优化
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D-C/SiC复合材料的泊松比演变特性研究
7
作者 杨成鹏 王璐娜 +1 位作者 李俊 贾斐 《力学学报》 北大核心 2025年第9期2181-2191,共11页
泊松比是工程材料的重要基础力学性能参数之一,在结构设计、优化及其性能表征与评价中具有重要意义.与一般材料不同,易损-非线性陶瓷基复合材料(CMCs)的泊松比随外载具有复杂的变化规律.针对2DC/SiC复合材料,通过轴向拉伸和压缩实验研... 泊松比是工程材料的重要基础力学性能参数之一,在结构设计、优化及其性能表征与评价中具有重要意义.与一般材料不同,易损-非线性陶瓷基复合材料(CMCs)的泊松比随外载具有复杂的变化规律.针对2DC/SiC复合材料,通过轴向拉伸和压缩实验研究了主泊松比随外加应力的演变行为,并通过偏轴拉伸和压缩实验研究了非材料主泊松比与偏轴应力的关联规律.实验结果表明,轴向压缩泊松比近似为正值常量;轴向拉伸割线泊松比随着应力的增大由正值变为负值,损伤泊松比为正值且随着卸载应力的增大而降低,在应力较大时,割线泊松比和损伤泊松比均趋于稳定;偏轴压缩时,非材料主方向的割线泊松比和损伤泊松比均随着应力的增大而增大,且偏轴角度越大增速和增幅越大;偏轴拉伸时,割线泊松比和损伤泊松比的变化幅度较小,但均随着偏轴角度的增大而增大.理论计算结果同样表明,2D-C/SiC复合材料的拉、压泊松比差异显著且具有非线性演变行为,材料的内部损伤以及变形机制具有高度复杂性. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 损伤演化 应变响应 偏轴加载 泊松比
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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
8
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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陶瓷基复合材料层合板的非线性损伤本构理论
9
作者 杨成鹏 贾斐 李俊 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1975-1984,共10页
复杂应力本构关系模型是结构设计与性能评估的理论基础.针对易损-非线性陶瓷基复合材料(CMC)层合板在组合加载下的变形响应,在正交各向异性单层材料主方向损伤演化特性和应力-应变行为表征的基础上,给出了不同角度单层非材料主方向的损... 复杂应力本构关系模型是结构设计与性能评估的理论基础.针对易损-非线性陶瓷基复合材料(CMC)层合板在组合加载下的变形响应,在正交各向异性单层材料主方向损伤演化特性和应力-应变行为表征的基础上,给出了不同角度单层非材料主方向的损伤柔度矩阵和损伤刚度矩阵的数学表达;进一步考虑损伤层合板的非线性变形响应特性,将其中面应变和曲率划分为弹性部分和非弹性部分,对经典层合板理论进行拓展与改进,分别描述了层合板的弹性变形和非弹性变形,并最终给出了非线性CMC层合板的广义内力-变形物理方程,从而丰富和发展了非线性复合材料的表征理论,为复杂外载下CMC层合板变形行为的分析预测提供了新的模型和方法.作为特例,给出了正交对称CMC层合板的应变-内力关系的具体表达式,并采用2D-C/SiC复合材料层合板,模拟计算了轴向和偏轴拉伸载荷下材料的应力-应变行为,验证了本构模型的合理性和适用性. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 正交各向异性 本构理论 损伤演化 层合板理论
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陶瓷基复合材料韧-脆性转变强度的理论预测
10
作者 杨成鹏 贾斐 魏景超 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1911-1919,共9页
韧-脆性转变对于连续纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)的设计与性能评价具有重要意义.采用单纤维圆柱体模型,基于弹性力学理论、剪滞理论、纤维统计强度理论以及混合率,考虑细观损伤破坏机理、纤维近表面应力集中因子和界面脱黏能量释放率... 韧-脆性转变对于连续纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)的设计与性能评价具有重要意义.采用单纤维圆柱体模型,基于弹性力学理论、剪滞理论、纤维统计强度理论以及混合率,考虑细观损伤破坏机理、纤维近表面应力集中因子和界面脱黏能量释放率,建立了CMCs的跨尺度韧-脆性转变过程拉伸强度的表征预测模型,并将理论模型用于2D-C/SiC复合材料进行了初步对比论证.研究结果表明,混合率强度模型可合理表征CMCs韧-脆性转变过程的强度特性,并准确预测CMCs的韧-脆性转变界面力学条件,其对2D-C/SiC复合材料的强度预测值与实验数据吻合较好,揭示了纤维近表面应力集中效应对CMCs韧-脆性转变的核心作用机制.此外,考虑断裂纤维簇对应力集中的影响时,模型的强度预测值大幅度降低,表明非均匀界面性能和非均匀承载导致的局部纤维簇断裂核,对CMCs的承载性能具有显著削弱效应. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 强度理论 界面脱黏 韧脆性转变 混合率
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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 被引量:1
11
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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2D-C/SiC复合材料的偏轴压缩力学行为 被引量:1
12
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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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
13
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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碳化硅陶瓷基复合材料激光加工技术研究综述
14
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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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
15
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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单颗磨粒划擦SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料的试验研究
16
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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CMC在航天领域的应用 被引量:16
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作者 张权明 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1-3,共3页
论述了陶瓷基复合材料在航天领域的研究与应用,主要从陶瓷基复合材料的优势特点、制备方法、国内外研究进展以及CMC在航天型号产品上应用需要突破的难点和技术关键等五个方面进行了详细论述和介绍,提出了发展趋势和研究方向。
关键词 陶瓷基复合材料 C/SIC 化学气相浸渗法 先驱体转化法 航天领域
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2.5维编织陶瓷基复合材料高温疲劳极限研究
18
作者 张禄 宦婷 +6 位作者 葛海浪 杨雨晨 贾冰岳 刘伟 焦健 高希光 宋迎东 《推进技术》 北大核心 2025年第9期309-318,共10页
为探究氧化作用对2.5D编织C/SiC复合材料疲劳性能的影响,开展C/SiC复合材料在高温空气和惰性气体环境中的疲劳行为研究。采用应力比0.05,频率10 Hz的正弦波分别在1 200℃惰性气体和1 200℃空气环境下对2.5D编织C/SiC复合材料开展疲劳试... 为探究氧化作用对2.5D编织C/SiC复合材料疲劳性能的影响,开展C/SiC复合材料在高温空气和惰性气体环境中的疲劳行为研究。采用应力比0.05,频率10 Hz的正弦波分别在1 200℃惰性气体和1 200℃空气环境下对2.5D编织C/SiC复合材料开展疲劳试验。1 200℃惰性气体环境下循环基数为10~6的疲劳极限约为160 MPa,1 200℃空气环境下循环基数为10~4的疲劳极限约为130 MPa。随着循环次数的增加,迟滞回线呈现右移的趋势,循环数相同时,空气环境的位移大于惰性气体环境的位移。通过扫描电子显微镜表征疲劳失效试件断口的形貌,发现纤维表面较为粗糙,呈现出明显的氧化迹象。采用能谱仪分析疲劳氧化特征,发现SiC基体氧化形成SiO2。高温空气环境中,氧气的存在显著降低了材料的疲劳性能,氧化作用加速了疲劳失效。在机械载荷作用下,纤维、基体和界面的性能不断退化,导致界面磨损、界面脱粘和纤维拔出。氧化后纤维的受力状态恶化,失效概率增加,成为复合材料中的薄弱部分,易发生断裂。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 高温疲劳 疲劳极限 失效机理 氧化损伤
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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
19
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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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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