C／SiC陶瓷复合材料推力室的制备与性能表征

采用"化学气相渗透法 聚合物先驱体浸渍裂解法"(CVI PIP)混合工艺制备出连续炭纤维增强碳化硅陶瓷复合材料(3D C/SiC)推力室,综合考察了复合材料的机械性能、微观结构和气密性能,以及姿控、轨控发动机环境试验考核.结果表明,"CVI PIP"混合工艺制备C/SiC复合材料不仅工艺周期缩短,而且材料性能优异.复合材料密度达2.1 g/cm3,室温弯曲强度和断裂韧性(KIC)分别达到520 MPa和17.9 MPa·m1/2;而且断裂破坏行为呈现典型的韧性模式.C/SiC复合材料推力室的高温气密性、抗氧化和抗烧蚀性能通过了双燃料液体发动机试验考核.     

低密度碳/酚醛复合材料的制备及其性能研究

以降低传统碳/酚醛复合材料密度为目的,在对复合材料密度进行理论分析计算的基础上,采用在酚醛树脂中添加轻质填料的方法制备低密度碳/酚醛复合材料,按照正交实验法对轻质填料含量以及复合材料制备工艺参数进行分析与优化。结果表明,分别采用聚丙烯腈基碳纤维和粘胶基碳纤维作为增强材料,研制的碳/酚醛复合材料的密度分别为1.339 g/cm~3和1.211 g/cm~3,拉伸强度分别为294 MPa和131 MPa,剪切强度分别为15.0 MPa和14.7 MPa,室温热导率分别为0.215 W/(m·K)和0.476 W/(m·K),200℃热导率分别为0.340 W/(m·K)和0.599 W/(m·K),氧乙炔线烧蚀率分别为0.011 mm/s和0.030 mm/s,复合材料密度降低的同时,其他性能满足固体火箭发动机喷管烧蚀防热材料的使用要求。     

大厚度织物液相浸渍工艺研究

提供了一种针对厚织物的液相浸渍工艺方法,解决了大厚度、大尺寸复合陶瓷天线罩材料致密性(密度大于1.75g/cm3)和均匀性的问题,同时可使纤维强度有较高的保持率,复合材料有较高的强度和断裂韧性。     

碳-碳喷管制造提高生产率及降低成本的工艺方案

火箭发动机喷管碳-碳生产过程中存在大量废料。这些废料是由于律料直径超出规格要求所产生的。严格控制棒料的直径将减少材料废料，而且还使预制件装配更简易、更统一，并且使得成本大约减少15％～20％．生产交工时间提前1个月，从而一件坯料的加工时间估计将节省11％。碳一碳喷管材料的生产工艺主要包括：预制件生产．此工艺涉及将碳纤维精确排列从而形成碳一碳复合材料的难强成分：致密化生产工艺，此工艺是用石墨基体来填充纤维之间的孔惊。互aa比碳一碳材料的生产工艺一直没有采用先进的加工工艺和自控技术来降低劳动成本。装配预制件的…     

高碳化硅复合材料精密零件的车削

高碳化硅复合材料的机加工难度很大，通过试验，对机加工艺、工艺参数、刀具材料进行了选择。采用ＰＣＤ人造聚晶金刚石刀具作为粗、半精车削刀具，优质人造金刚石作为精加工刀具、使高碳化硅复合材料的轴承座零件，达到了设计要求。     

基于碳/碳化硅复合材料的研究与应用

对采用碳化硅作为基体,碳纤维编织体作为复合增强材料的碳/碳化硅复合材料的性能进行了研究与验证。结果表明,该复合材料在常温下,弯曲强度大于350MPa,拉伸强度为190MPa,具有较好的抗氧化性。静力学环境下,产品的安全系数可达到3.7;固体发动机尾焰烧蚀条件下,质量损失率3%;电弧风洞烧蚀环境中,质量损失率0.3%,几乎零烧蚀。     

反应熔渗工艺制备的C/C-SiC复合材料烧蚀性能及构件研制

采用反应熔渗工艺(RMI)快速制备了不同碳化硅含量的C/C-SiC复合材料,通过氧-乙炔烧蚀试验,测试了材料的烧蚀性能。利用SEM/EDS表征了复合材料烧蚀后的表面形貌和成分,分析了碳化硅含量对复合材料烧蚀性能的影响。结果表明,随着基体中碳化硅含量的提高,烧蚀过程中生成的二氧化硅保护膜更加致密,导致C/C-SiC复合材料的烧蚀率逐渐降低。在此基础上,利用优化工艺制备了密度均匀的大尺寸C/C-SiC构件,经过地面热试车考核,构件接近零烧蚀,满足发动机热试车的应用。     

一种耐高温的轻型喷管材料

纤维材料公司(FMI)已验证了加工轻型、抗氧化的用于卫星姿控系统的复合材料推力室的可行性。此部件的优点是减轻了系统重量、提高了有效载荷;由于较高的温度容限及较低的加工成本,使之成为一个更加简单、可靠且性能优良的系统。增强材料采用高强度、高弹性模量的碳纤维,基体材料为碳化硅。借助于轴向编织型坯的致密化过程加工碳纤维增强碳化硅基推力室。由化学气相渗透法(CVI)对编织部件进行致密化处理,最终密度约为2.1g/cc 及开口孔隙率为14%。致密的部件周向抗拉强度超过100MPa(15KSI)     

纤维增韧陶瓷基复合材料的比例极限应力与残余热应力关系

从细观力学角度分析并建立了纤维增韧陶瓷基复合材料从制备温度冷却到室温过程中产生的残余热应力与复合材料的比例极限应力的关系模型。该模型表明,减少复合材料的残余热应力或提高复合材料的纤维与基体的模量比,均可提高复合材料的比例极限应力。通过单调拉伸实验测试了先驱体浸渍裂解法(PIP)制备的2D SiC/SiC复合材料的比例极限应力,并采用文中建立的比例极限应力与残余热应力关系模型,计算出复合材料SiC基体的残余热应力为-19.5 MPa。分析表明,该结果是合理的。此外,引用了公开文献报道的5种复合材料体系数据,用于验证文中所建立的比例极限应力与残余热应力关系模型的适应性和可靠性,计算结果与实验结果最大误差为18.6%,表明该模型具有较好的适应性和可靠性,可为纤维增韧陶瓷基复合材料的研究提供新思路。     

添加树脂碳对针刺C/C-SiC材料熔渗行为及性能的影响

以2.5D无纬布/网胎叠层针刺预制体为增强体，采用化学气相渗透和树脂浸渍裂解法制备了密度约1.35 g/cm³的热解碳C/C、热解碳+树脂碳C/C两种坯体，再经反应熔渗获得C/C-SiC复合材料，分析了不同碳基体组分C/C材料的熔渗特性及其微结构、拉伸性能及氧乙炔烧蚀性能的变化规律。结果表明：相比热解碳的“薄壳”型孔隙结构，树脂碳的“狭缝”型孔结构增大了液Si与碳基体的接触面积，提高了熔渗动力，获得致密度和SiC含量高的C/C-SiC复合材料，提升抗烧蚀性能，在氧乙炔火焰下经400～600 s烧蚀的线烧蚀率降低24%,但树脂碳对液Si的诱导渗透增加了骨架承载体的损伤，使树脂碳+热解碳基C/C-SiC复合材料室温拉伸强度(104±3)MPa低于热解碳基C/C-SiC的(118±3)MPa。     

Cf/SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究

为满足高性能、轻质化的设计要求,开展了Cf/SiC基复合材料一金属连接工艺试验件的试验工作,阐述了Cf/SiC陶瓷基复合材料喷管车削加工难点和解决方案.理论分析和试验验证表明,通过选择合理的机械加工方法、人造金刚石聚晶车刀及冷却润滑方法,采用合适的切削用量和刀具几何参数,能够实现陶瓷基复合材料喷管连接部位的车削加工,保...     

7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术

以椭球形零件为例，介绍了7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术。采用有限元分析技术，对成形过程实施仿真，从而突破了零件壁厚均匀化、模具的设计、超塑成形工艺参数的优化等技术关键，采用CAD/CAM技术进行模具CAD/CAM设计和制造，实现(产品、工装)设计、工艺、制造三结合，所制造的某型号复杂薄壁件在形状尺寸精度、壁厚机械性能要求等方面均符合技术指标要求。     

耐高温纤维增强陶瓷基复合材料

本文综述了国外陶瓷纤维和基体的发展状况,并对纤维增强的陶瓷基复合材料的力学性能进行了介绍,描述了陶瓷基复合材料在航空、航天工业方面的应用前景.最后针对我国的研究现状,作者提出了加强纤维增强陶瓷基复合材料研究工作的几点建议.     

化学气相渗透法制备碳化硅陶瓷复合材料

综述了化学气相渗透法制备连续纤维增强碳化硅陶瓷复合材料的过程，以及碳化硅陶瓷复合材料的性能及应用。     

炭/炭/Al2O3陶瓷基复合材料的制备

通过合理的制备工艺制得一种新型既耐烧蚀又能防热的复合材料－炭／炭／ＡＩ２Ｏ３陶瓷基复合材料。预制件整体发毡先通过热梯度气相沉积ＣＶＤ处理，然后经反复的真空－压力浸清ＡＩ２Ｏ３型无机胶，再通过５００℃烧结制得。得到的材料轴向压缩强度大于６０ＭＰＡ。材料外部导热系数为１．７３０Ｗ／（ｍ＾．Ｋ）（８００℃），内表面线烧蚀率为０．０１２ｍｍ／ｓ。     

C/C-Al2O3梯度功能复合材料改性研究

采用炭纤维表面涂层与基体改性方法相结合,对所制的C/C Al2O3梯度功能复合材料界面性能进行了改进。研究了增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度这一关键技术,进行了热学、烧蚀、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,添加ZrO2对基体进行改性,使材料的强度提高了39.1%,热导率降低至0.902W/(m·K)(800℃);采用炭纤维表面SiC涂层处理能有效改善复合材料的界面性能,使材料强度提高了3倍,达到约70MPa。     

碳化硅铝基复合材料的应用与加工

文中就近年来国内外对碳化硅铝基复合材料的研究、应用和加工进行综述，并就碳化硅铝基复合材料在中国航天仪器产品的上的应用、测试状况进行了分析。主要内容包括：碳化硅铝基复合材料的制备、材料性能的对比分析、力学试验内容和结果、热平衡试验分析。并详细地介绍了这种材料的机械加工和热处理方法。此外还结合国外对碳化硅铝基复合材料的研究应用现状，提出了这种材料在中国航空航天高科技领域应用发展前景的看法。     

改性先驱体制备C/SiC复合材料性能研究

采用交联剂对聚碳硅烷(PCS)先驱体进行改性,以改性先驱体配置溶液制备了C/SiC复合材料。在制备过程中,由于改性先驱体较高的陶瓷产率,缩短了复合材料基体致密化周期,气孔率降低到7.2%,密度提升到2.01 g/m~3。在改善试样显微结构的同时,改性先驱体能够明显提升C/SiC复合材料力学性能,弯曲强度提高到459.4 MPa,断裂韧性提升到13.6MPa·m~(1/2),相比单组分PCS先驱体分别提高了51.9%和32.0%。烧蚀性能考核表明,试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为8.3×10~(-3) mm/s和4.3×10~(-3) g/s,相比单组分PCS制备的试样分别降低了85.7%和73.1%。通过对试样内部显微结构和考核后形貌进行分析,结果表明试样力学和烧蚀性能的提升主要得益于致密化的基体以及基体对纤维很好的保护作用。     

碳纳米管增强YAST微晶玻璃连接C/C复合材料与LAS陶瓷

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)增强YAST(Y2O3-Al2O3-SiO2-TiO2)微晶玻璃中间层的方法,以期改善LAS陶瓷/C-C复合材料接头的力学性能。实验中,采用原位生成碳纳米管和直接加入碳纳米管2种方法,制备出具有不同含量碳纳米管的中间层粉体,并将这些玻璃粉体作为中间层对C/C复合材料与LAS陶瓷进行热压连接。利用SEM、XRD等测试手段对接头的断口形貌、断口的物相组成进行了分析。研究结果表明,原位生成的碳纳米管在微晶玻璃基体中具有更好的分散性,其中间层断面具有明显的碳纳米管拔出现象,且无明显的贯穿性裂纹,其接头的平均剪切强度达到26.07 MPa。     

新型铝基复合材料的研究与应用展望

介绍了新型陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其无压渗透成型工艺，通过初步实验，证明无压渗透技术是一种简单易行的工艺方法，它增进了铝基体熔融液体向增强材料毛细孔中的渗透和浸润，改善了复合材料的力学性能，将此类新材料的性能与常有的铝合金进行比较，预示其在固体发动机上有宽阔的应用前景。