纤维增强SiC陶瓷基复合材料加工技术研究进展北大核心CSCD

纤维增强SiC陶瓷基复合材料具有密度低、强度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优点,在航空航天及其他高温条件使用领域具有广泛的应用潜力。然而难加工特点制约了这类材料的广泛使用。由于存在硬度高、脆性大和各向异性特点,高精度低损伤加工成为其工程应用必须解决的关键技术之一。本文主要综述了近年来纤维增强SiC陶瓷基复合材料加工技术研究进展,综合分析了不同加工方法的加工原理、理论模型构建、工艺参数优化、表面质量控制与损伤形成机制等,讨论了当前存在的主要问题,对未来研究方向提出了发展与展望。     

热结构陶瓷复合材料工艺技术述评

介绍了陶瓷基复合材料和具有热结构特性的纤维增强陶瓷基复合材料的研究发展动向，简要分析了陶瓷基复合材料的优化设计、增韧技术及其连接和特种加工问题，着重评述其复合工艺。     

碳化硅陶瓷基复合材料加工技术研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-SiC)是一种新型战略性热结构材料,在航空、航天、核能等高新技术领域具有广阔应用前景.但CMC-SiC材料硬度高、不导电等特性决定了实现其高精度、高质量加工较为困难.综述了CMC-SiC材料的传统加工和特种加工工艺的研究现状与进展,重点阐述了激光加工陶瓷及CMC-SiC材料的加工机理和加工效果.最后,指出了CMC-SiC材料加工技术的发展趋势.     

碳纤维增强复合材料铣削和钻孔技术研究进展

碳纤维增强复合材料(特别是碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料)具有比强度和比模量高、耐高温、抗腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天等领域.由于碳纤维增强复合材料硬度高、脆性大、层间剪切强度低等特点,使其在加工中容易出现毛刺、分层、撕裂等加工缺陷,并且刀具磨损快、耐用度低.针对碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料的加工问题,从铣削和钻削两个方面讨论了加工参数、加工刀具、切削力预测以及超声振动钻孔和螺旋铣孔等方面的技术,总结了目前提高碳纤维增强复合材料加工质量的工艺方法.     

氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的研究进展

氧化物/氧化物陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温、抗氧化等优点,是航空航天热端构件理想的候选材料。本文从增强纤维、陶瓷基体、界面层、制备工艺、考核应用等方面综述了氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的研究现状,着重阐述了商业化生产的氧化物纤维基本性能以及主要的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料制备工艺,并指出提高氧化物纤维高温强度稳定性和优化复合材料制备工艺的途径。     

碳化硅纤维毡增强陶瓷基复合材料的制备与性能

陶瓷基复合材料具有高强高模、高温抗氧化和耐化学稳定性等特点,是新一代先进复合材料的研究热点之一。介绍了以聚碳硅烷不熔化纤维为原料制备碳化硅纤维毡的方法和陶瓷基复合材料的制备工艺;阐述了陶瓷基复合材料的性能测试方法,并分析了气孔率对陶瓷基复合材料力学性能的影响。     

纤维增强SiBN陶瓷基复合材料的制备及性能

为了满足不同马赫数飞行器对透波材料提出的集透波、承载、防热、耐蚀、抗冲击于一体的性能要求,本文开展了不同耐热区间纤维增强陶瓷基复合材料的研究。采用PIP工艺分别制备了氧化铝、莫来石、石英、氮化硅纤维增强SiBN陶瓷基复合材料,并对其介电和力学性能进行了测试与评价。结果发现莫来石纤维增强SiBN陶瓷基复合材料的介电常数和介电损耗分别为4.1~4.2和1.0×10-2~9.7×10-3,抗弯、拉伸、压缩强度分别为95.12、34.95和80.92 MPa,具有最佳的综合性能。     

纤维增强陶瓷基复合材料的研究及其在航空航天领域的应用

本文介绍了纤维增强陶瓷基复合材料的研究动态及应用。对适合作陶瓷的增强物的几种纤维及晶须进行了介绍，论述了几种高温结构陶瓷复合材料的制备工艺，并对陶瓷基复合材料作为飞行器结构材料的应用前景作了分析，对陶瓷基复合材料研究中存在的主要问题和今后的研究动向进行了简要的讨论。     

陶瓷基复合材料超声辅助加工技术

陶瓷基复合材料具有优良的力学性能以及突出的耐高温、轻质等特性,在航空航天等领域具有广阔的应用前景.但由于高硬脆性特点,陶瓷基复合材料加工难度较大.诸多研究表明,超声辅助加工技术是一种相对合适的加工方法,与普通机械加工相比可有效降低切削力、改善加工质量等.对发展较为成熟的Cf/SiC、SiCf/SiC两种陶瓷基复合材料的超声辅助钻削/磨削加工技术研究进展进行了介绍,分析了其中存在的问题,并提出了相应的对策.     

耐高温陶瓷基结构吸波复合材料研究进展

陶瓷基结构吸波复合材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等诸多优点,是解决武器装备热端隐身问题的关键材料,具有重要应用前景和战略意义。本文介绍了陶瓷吸波材料的微观-宏观多级设计方法,综述了掺杂改性碳化硅陶瓷、钡铁氧体陶瓷、聚合物转化陶瓷(PDCs)、3D打印多孔陶瓷及陶瓷蜂窝、连续纤维增强陶瓷基复合材料(CFCMC)等新型陶瓷基复合材料的最新研究进展,展望了结构吸波一体化的陶瓷基复合材料的发展趋势,提出微观-宏观多级结构设计的纤维增强陶瓷基复合材料将是未来高温隐身材料领域的重要发展方向。     

超声电解复合微细加工硬质合金试验研究

超声电解复合微细加工工艺具有效率高、精度高、环保安全等优点,在硬质合金材料微结构加工方面具有一定的技术优势和发展潜力.本文阐述了超声电解复合微细加工机理和试验装置,对硬质合金材料进行了多组对比工艺试验,分析了加工电压、进给压力、电解液等加工参数对加工效果的影响,优化了加工参数和加工条件,提高了硬质合金微结构的微细加工精度.     

超声电火花复合加工的研究进展

概括了目前国内外超声电火花复合加工技术的最新进展，介绍了其结构和工作原理，并指出了其发展趋势。     

航空材料高速高效加工方法

高速高效加工是航空制造领域的重要发展方向,已广泛应用于飞机与航空发动机等复杂整体结构零件的加工,显著提高了生产效率、降低了生产成本。主要阐述了典型航空材料的高速高效加工方法及航空产品加工应用实例,同时指出了高速高效加工技术未来的发展方向。     

现代特种加工技术的发展

简述了特种加工的技术特点和未来发展趋势,分别论述了高能束流加工、电火花加工、电解加工、物料切蚀加工和复合加工技术的概念、特征与应用状况。     

航空发动机压气机整体叶盘电解加工技术

介绍了整体叶盘电解加工技术的国内外发展及应用情况,重点阐述了高效电解预加工技术及精密振动电解加工技术的工艺路线、参数制定等关键技术问题。还介绍了与叶型加工相关的主要加工方法,包括机械加工、切割加工等。     

精密微型方孔的加工

分析了微型方孔的加工难点,介绍加工微型方孔所用电极的设计、制造及加工工艺。     

微小孔特种加工技术研究现状及展望

近年来微小孔结构在航空航天零部件上的应用越来越广泛,对微小孔的特种加工方法的进展情况进行了综述,总结了每种加工方法的主要特点,并对当前微小孔特种加工技术存在的问题及未来发展趋势进行了总结和展望.     

Surface-improvement mechanism of hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses

Superalloys are commonly used in aircraft manufacturing; however, the requirements for high surface quality and machining accuracy make them difficult to machine. In this study, a hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses is proposed to achieve this target. In this method, electrochemical machining (ECM) and electrical discharge machining (EDM) are unified into a single process using a sequence of variable-amplitude pulses such that the machining process realizes both good surface finish and high machining accuracy. Furthermore, the machining mechanism of the hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses is studied. The mechanism is investigated by observations of machining waveforms and machined surface. It is found that, with a high-frequency transformation between high- and low-voltage waveforms within a voltage cycle, the machining mechanism is frequently transformed from EDM to pure ECM. The critical discharge voltage is 40 V. When pulse voltages greater than 40 V are applied, the machining accuracy is good; however, the surface has defects such as numerous discharge craters. High machining accuracy is maintained when high-voltage pulses are replaced by low-voltage pulses to enhance electrochemical dissolution. The results indicate that the proposed hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses can yield high-quality surfaces with high machining accuracy.     

精细金属网栅的制造方法及其研究进展

综述了精密机械加工、高能束加工、微细电火花加工、化学加工、电化学加工等多种精细金属网/栅制造方法的优缺点及其发展现状.因具有适用材料广泛、加工效率高、表面质量好、无机械切削应力、孔形不受限制等优点,掩模微细电解加工在精细金属网/栅制造方面潜力巨大.     

Electrochemical machining of complex components of aero-engines: Developments,trends, and technological advances

Because of several advantages, such as no tool wear, independence on the mechanical properties of the material, and high machining efficiency, electrochemical machining (ECM) has become a viable method for machining components in numerous industrial applications, particularly in the manufacture of typical aero-engine components with complex structures fabricated from materials that are difficult to cut. This paper highlights the current developments, new trends, and technological advances of key factors of ECM, such as electrochemical dissolution characteristics of novel difficult to cut materials which are often used in aero-engine, numerical simulation of electrochemical process, design for the complex profile and structure of cathode tool, flow field simulation and design for uniform electrolyte flow, and innovation of electrochemical machining or hybrid methods which reflect the state of the art in academic and industrial research on electrochemical machining in aero-engine manufacturing.