陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展

陶瓷基复合材料(CMC)具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点.然而,由于编织特征导致的各向异性特性,给CMC在热端部件的应用和加工带来巨大挑战.本文总结了有关陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的...     

碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的发展现状及其在航空发动机上的应用

碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC CMC)具有低密度、高强高模、耐高温抗氧化、抗蠕变、抗热冲击、耐腐蚀、材料热膨胀系数小等性能优点,在航空发动机上具有巨大的应用潜力。从碳化硅纤维、制备工艺、界面相和涂层等方面综述了国内外SiC/SiC CMC的发展现状,并基于SiC/SiC CMC的性能特点对其在航空发动机燃烧室火焰筒、混合器、涡轮罩环/静子叶片/转子叶片、喷管调节片等热端部件上的应用情况进行了介绍。     

高超声速飞行器的动态热密封技术研究进展

高马赫数飞行带来的气动热一直是制约飞行器向更大速域和空域发展的最大因素,特别是针对飞行器发动机尾喷管和机体之间、飞行器尾翼控制舵等有较大动态间隙部位,对其进行动态热密封的技术难度也远高于一般的机身表面防热;因此,动态热密封技术成为各国在新型高超声速空天飞行器发展中需要突破的重要瓶颈。本文以X-38等飞行器为例,对国外动态热密封技术进行了简要介绍,并对其主要技术类型和关键性能测试方法进行综述,最后对动态热密封技术的发展进行了总结和展望。     

Microstructure and high-temperature oxidation behavior of plasma-sprayed Si/Yb2SiO5 environmental barrier coatings

An environmental barrier coating (EBC) consisting of a silicon bond coat and an Yb₂SiO₅ top-coat was sprayed on a carbon fibers reinforced SiC ceramic matrix composite (CMC) by atmospheric plasma spray (APS). The microstructure of the coating annealed at 1300 °C and its high-temperature oxidation behavior at 1350 °C were investigated. The significant mass loss of silica during the plasma spray process led to the formation of Yb₂SiO₅ and Yb₂O₃ binary phases in the top-coat. Eutectics of Yb₂SiO₅ and Yb₂O₃ were precipitated in the top-coat, and channel cracks were formed in the top-coat after 20 h annealing because of the mismatch between the coefficients of thermal expansion (CTEs) of Yb₂SiO₅ and the SiC substrate. The EBC effectively improved the oxidation resistance of the CMC substrate. The channel cracks in the Yb₂SiO₅ top-coat provided inward diffusion channels for oxygen and led to the formation of oxidation delamination cracks in the bond coat, finally resulting in spallation failure of the coating after 80 h oxidation.     

尿素法制备氮化物陶瓷材料的研究进展

综述了近年来尿素法制备氮化物陶瓷粉体、涂层、纳米管和陶瓷基复合材料等的研究进展,并对其发展趋势作了展望.     

Research and Development of Ceramic Cutting Tools in China

The research and development of various classes of ceramic cutting tools in China are described,because manufacturing efficiency is fundamental to the growth of China's economy.     

散粒磨粒抛光运动轨迹的分析及数学模型的建立

通过对散粒磨粒抛光过程中的运动轨迹的分析与研究，提出以运动参数为控制因子的磨粒运动轨迹的数学模型，为实现计算机控制抛光过程奠定一定的基础     

一种新型的自激式除尘器的设计与开发

本文针对我国目前一些小型锅炉烟尘除法装置存在的售价高、使用寿命短、除尘效率低等问题，介绍一种新型湿式陶瓷除尘器的设计与开发过程。该除尘器具有高效、价廉、无二次污染等特性，适用于小型锅炉的烟尘治理。     

航空煤油泵轴尾机械密封副材料特性

为选择适合在航空煤油介质中工作的机械密封副材料,对材料的摩擦特性进行了研究,利用摩擦磨损试验机得到不同工况条件与表面粗糙度下材料的摩擦因数、温升,在原子力显微镜(AFM)下对3组典型配对材料的微观磨损形貌进行观测,分析磨粒磨损和黏着磨损的行为差异,计算磨损的关键参数。研究发现:聚四氟乙烯（PTFE)在既定条件下为性能最佳的软材料;硬材料表面粗糙度值为0.05时的摩擦性能最佳,不同硬材料间性能差异不大。研究发现PTFE在配磨材料上产生的犁沟效应最轻微,黏附的元素颗粒最少;黏着磨损会造成表面高度分布函数的偏移,利用离散化求解公式得到了黏着体积与平均黏着厚度。      

界面层及其建模方式对编织结构CMC材料导热系数影响研究

针对编织结构陶瓷基复合材料（Ceramic matrix composite,CMC）中基体、纤维束和界面层等组分的不同传热特征,以及考虑到界面层结构极薄的尺寸特征,探究了界面层及其在细观结构代表单元中的引入方式对编织结构CMC材料内部热量传输特征和各向异性导热系数的影响。研究中对比分析了不考虑界面层、含隐式界面层和含显式界面层等三种代表性体积单元模型的温度场、热流密度场及各向异性等效导热系数,获取了界面层导热系数对CMC材料整体导热系数的影响规律。研究结果表明：编织结构CMC材料内部温度场存在明显的不均匀性,不同模型计算获取的热流密度场具有明显区别。同时基于三个模型获取的各向异性导热系数也具有较大差异,显示界面层方法预估精度较高。此外,随着界面层导热系数增加,CMC材料整体各向异性导热系数明显增加,其对水平经纱Y方向上等效导热系数的影响最大。