连续纤维增韧陶瓷基复合材料的发展及在航空发动机上的应用

介绍了连续纤维增韧陶瓷基复合材料的结构组成以及陶瓷基体材料、增强体纤维、界面层的发展情况,概述了连续纤维增韧陶瓷基复合材料在国内外航空发动机热端部件上的应用。从工程运用角度,探讨了连续纤维增韧陶瓷基复合材料工程化运用面临的问题及解决措施。结合我国航空发动机的发展需求及连续纤维增韧陶瓷基复合材料研究、应用现状,提出了加快连续纤维增韧陶瓷基复合材料研究及工程化应用的建议。     

氧化锆增韧陶瓷的增韧机理评述

本文综合评述了氧化锆增韧陶瓷的增韧机理,指出最可几粒径决定材料的主要增韧机理和增韧效果,材料中不可能只有一种增韧机理起作用,而是几种机理的多重复合作用。     

SiC晶须增韧SiC mini复合材料的制备与性能分析

采用CVI工艺制备了SiC晶须增韧SiC(SiCW/SiC)mini复合材料,研究了其微观结构和力学性能.实验结果表明:SiC晶须的体积分数达到45%～50%,SiCW/SiC mini复合材料的维氏显微硬度平均值为19.04GPa,断裂韧度平均值达到6.51MPa·m1/2.微观结构观察证实SiC晶须的引入在mini复合材料中产生了晶须桥联、晶须拔出、晶须断裂和裂纹偏转等增韧机制,为后续SiCW/SiC复合材料的制备奠定了基础.     

树脂基复合材料增韧的新途径——相迁移增韧技术

对复合材料常用增韧技术的特点进行了综合分析,在此基础上提出了一种全新的树脂基复合材料增韧技术——相迁移增韧,在大幅提高复合材料韧性的同时,又保持了预浸料良好的工艺性,经在环氧和双马复合材料体系中的工程化应用,表明相迁移增韧技术是树脂基复合材料增韧的一个有效途径。     

氮化硅陶瓷的增韧研究

研究了加入ZrO_2和SiC晶须对热压烧结Si_3N_4的增强增韧作用。加入ZrO_2和SiC晶须能提高复合材料的断裂韧性K_(IC),但降低了抗弯强度。分别加入10vol％纯ZrO_2和含有钇的Y-ZrO_2,使Si_3N_4陶瓷的室温K_(IC)从原来的6.3MPa·m~(1/2)分别提高到7.3MPa·m~(1/2)和7.6MPa·m~(1/2)。加入10wt％SiC晶须,使Si_3N_4陶瓷的室温K_(IC)从6.3MPa·m~(1/2)提高到7.1MPa·m~(1/2)。     

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。     

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。     

纳米陶瓷复合材料研究进展

介绍了纳米陶瓷复合材料的研究进展，包括纳米陶瓷复合材料的制备工艺、材料性能、纳米补强增韧机理以及纳米与传统补强增韧方法并用技术。     

基于直写成型的连续碳纤维增韧碳化硅复合材料制备与性能研究

连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷复合材料具有密度低、比强度高、耐高温等优点,在核能、航空航天等高科技领域具有广阔的应用前景.采用直写成型技术,通过同轴喷头同步成形连续碳纤维与碳化硅陶瓷基体,可实现连续纤维增韧陶瓷复合材料的制备及其组织与性能调控.系统研究了碳化硅浆料的固相含量、挤出流量、打印速度与打印层厚度对连续纤维增韧碳化硅...     

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料的增韧改性研究进展

热固性聚酰亚胺是目前有机材料体系中耐热性能最为优异的材料之一,以其制备的纤维增强复合材料在航空航天领域获得了大量的应用。但韧性性能不足限制了其在多个领域的进一步应用,因此高韧性聚酰亚胺复合材料逐渐成为近年来研究的热点。综述了热固性聚酰亚胺树脂基复合材料增韧改性方法的研究现状与发展趋势,涉及基于分子主链结构的增韧改性方法、热塑性聚合物共混增韧热固性聚酰亚胺、热塑性聚合物层间增韧改性聚酰亚胺复合材料等一系列方法。     

非连续增强铝基复合材料成型工艺评述

本文综述了陶瓷颗粒及短纤维或晶须增强铝基复合材料的工艺,并对几种制备工艺方法的特点进行了比较,认为铸造方法,尤其是压力铸造与喷铸是适用于非连续增强铝基复合材料制备生产化的主要方法。     

纤维增韧高温陶瓷基复合材料(C_f,SiC_f/SiC)应用研究进展

纤维增韧陶瓷基复合材料除了具有耐高温、高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数等一系列优良性能外,还具有基体致密度高、耐热震、抗烧蚀、耐辐照及低放射活性、抗疲劳和抗蠕变等特性,展现了优越的高温热力学和微观组织稳定性,是一种集结构承载和耐苛刻环境的轻质新型复合材料。在空天飞行器的热防护系统、航空发动机、火箭发动机、高性能制动以及先进核能等高温热结构部件上拥有巨大的应用潜力。该类材料的使用可以提高结构的热学性能、力学性能和耐高温性能,减少系统自重和提高系统安全可靠性。针对近年来纤维增韧高温陶瓷基复合材料的研发设计、制备及服役环境对材料性能的影响进行了综述,并对该类材料未来的应用前景进行了展望。     

自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究及应用进展

为了满足高推重比航空发动机长时热力氧化环境的使用需求,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料正朝自愈合方向发展.本文介绍自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的微结构与性能,自愈合与强韧化机理,制造方法和工艺特点及其在航空发动机热端部件的应用情况,表明多元多层微结构形成了"层层设防,就地消灭"的氧化防御体系,是复合材料实现自愈合与强韧化的关键.自愈合碳化硅陶瓷基复合材料能够满足发动机高温服役环境要求,显著降低发动机的结构重量,从而有效提高发动机的推重比.     

陶瓷基复合材料的发展及在航空宇航器上的应用前景

本文综述了陶瓷基复合材料的发展及近况。简要介绍了颗粒、晶须及纤维增强的陶瓷复合材料的制备。以微观力学的观点分析探讨了陶瓷复合材料的最优化设计,展望了它作为未来新型高温热结构材料在航空、宇航器上的应用前景。     

无损检测新的机遇与挑战:连续纤维增韧陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料(CMC)是一种重要的超高温材料,具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能,可以用作发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等发动机热端材料[1-2].然而,在诸多优点显现的同时,其最致命的弱点——脆性阻碍了这一材料的应用.为克服这一缺点,已发展了多种强韧化途径来制备陶瓷基复合材料,目前应用广泛,研究较为热门,并且性能最好的一种是连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CFCC).它是以陶瓷材料为基体,以连续纤维作为增强体,通过界面层来调节二者的匹配关系,从而达到兼顾材料的强度和韧性的目的.     

PIP工艺制备陶瓷基复合材料的研究现状

陶瓷基复合材料具有高熔点、低密度、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能,在航空航天及核裂变、核聚变领域具有广泛的应用潜力,连续纤维增韧的陶瓷基复合材料是目前的研究热点。     

陶瓷圆刀片车削GH4169机理研究及工艺优化

由于具有良好的切削稳定性,晶须增韧陶瓷刀片在高温合金的切削中得到越来越广泛的应用。但是作为切削高温合金的一种新型刀具,其切削机理还未得到充分阐述。为此,本文通过切削机理的研究,得出了陶瓷刀具切削高温合金的最佳工艺条件。     

RTM聚酰亚胺复合材料“离位”增韧技术研究

研究"离位"增韧对RTM聚酰亚胺树脂基复合材料力学以及韧性性能的影响.结果表明:当增韧剂的含量为15wt%时,经"离位"增韧复合材料的室温层问剪切强度从97.9 MP8提高到110 MPa,而玻璃化转变温度和高温(288℃)复合材料层间剪切强度略有降低."离位"增韧后,PI-9731Es(F)/G0827复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)从310J/m2提高到459J/m2.经电镜分析表明,主要是由于将热塑性聚酰亚胺"离位"增韧PI-9731制备复合材料时,可以在复合材料富树脂区形成相反转结构,在裂纹扩展的过程中,包覆热塑性聚酰亚胺的PI-9731粒子发生明显地取向和变形.     

酚醛树脂基蒙脱土纳米复合材料的力学性能与增强增韧机理

利用三种蒙脱土(即S-MMT,TG-2,OLS,统称MMT)和一种短切纤维(Short-cutGlassFiber,简记为SGF),分别与酚醛树脂熔融混合,制得酚醛树脂基复合材料。通过缺口冲击实验和弯曲实验,对这些复合材料的力学性能和增强增韧机理进行了研究,取得了一些有规律性的结果。PF/NBR/SGF复合材料的缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量都随SGF含量的增加而增大;PF/NBR基蒙脱土纳米复合材料的缺口冲击强度随纳米材料(即S-MMT,TG-2和OLS)含量的增加而增大,在含量为5份时达到最大值;弯曲强度和弯曲模量也随纳米材料含量的增加而增大,在含量为9份时达到最大值。其次,所有PF/NBR基复合材料的缺口冲击强度均在60℃取得最大值,PF/NBR/OLS,PF/NBR/TG-2,PF/NBR/S-MMT等三种纳米复合材料的力学性能与体系中蒙脱土的层间距密切相关。层间距越大,力学性能越好。最后,探讨了纳米蒙脱土增强增韧PF/NBR体系的机理,指出聚合物体系中的蒙脱土具有两种效应,并建立了模型。     

ZrO_2晶须增强多孔ZrO_2陶瓷基复合材料的制备和性能

以ZrO(NO3)2·2H2O和四方ZrO2晶须为原料,采用醇-水溶液加热法并结合冷冻干燥法制备了多孔ZrO2(w)/ZrO2陶瓷基复合材料。研究了四方ZrO2晶须对多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料相成分、微结构、热导率及抗压强度的影响。结果表明,ZrO2晶须可以有效抑制ZrO2由四方相转变为单斜相,当烧结温度为1100℃时,多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料全部为四方相,其热导率远小于全部为单斜相的多孔ZrO2陶瓷,抗压强度明显大于多孔ZrO2陶瓷。