平纹编织SiC_(f)/SiC复合材料的中温蠕变断裂时间及损伤机制 被引量：3

1

作者 朱思雨 张巧君 +6 位作者 洪智亮 荆开开 管皞阳 程赞粼 刘永胜 王波 张程煜 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期464-471,共8页

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_(f)/SiC)是制造下一代航空发动机热结构件的关键材料,中等温度(~800℃)下,SiC_(f)/SiC的蠕变断裂时间t_(u)显著下降。为此,研究了平纹编织SiC_(f)/SiC(2D-SiC_(f)/SiC)在空气中500~1000℃的蠕变性能... 碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_(f)/SiC)是制造下一代航空发动机热结构件的关键材料,中等温度(~800℃)下,SiC_(f)/SiC的蠕变断裂时间t_(u)显著下降。为此,研究了平纹编织SiC_(f)/SiC(2D-SiC_(f)/SiC)在空气中500~1000℃的蠕变性能及损伤机制,应力水平为100~160 MPa。利用SEM、TEM和EDS分析了断口形貌、微观组织和化学成分。结果表明:2D-SiC_(f)/SiC的t_(u)与温度和应力水平有关。相同温度下,2D-SiC_(f)/SiC的t_(u)随着应力增加而变短。当温度为800℃、蠕变应力大于基体开裂应力(PLS)时,2D-SiC_(f)/SiC发生中温脆化现象,其t_(u)下降。2D-SiC_(f)/SiC的中温脆化机制为基体开裂、BN界面氧化和SiO_(2)替代BN界面导致的强界面/基体结合。2D-SiC_(f)/SiC的t_(u)与应力在对数坐标下呈线性关系,且在过渡应力时发生线性转变,过渡应力与PLS一致。提高PLS能够有效提高SiC_(f)/SiC的t_(u)。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 蠕变断裂时间 BN界面 氧化 损伤机制

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SiC_(f)/SiC复合材料表面Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层1350℃抗热冲击和抗热冲刷性能研究

2

作者 陈易诚 邓杨芳 +3 位作者 张乐 韦林 李其连 周国栋 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第8期58-64,104,共8页

为了研究Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层在1350℃条件下的抗热冲击和抗热冲刷性能,首先在SiC_(f)/SiC复合材料上采用真空等离子喷涂技术制备了Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层,并采用金相、物相、SEM、EDS、燃气热冲击设备和燃气热冲刷设备对试样... 为了研究Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层在1350℃条件下的抗热冲击和抗热冲刷性能,首先在SiC_(f)/SiC复合材料上采用真空等离子喷涂技术制备了Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层,并采用金相、物相、SEM、EDS、燃气热冲击设备和燃气热冲刷设备对试样进行了结构及性能表征。结果表明:涂层与SiC_(f)/SiC复合材料的结合强度为25.01 MPa。经过1350℃燃气热冲击1000次,1350℃、550 m/s燃气热冲刷1 h后,Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层的表面物相均主要为Yb_(2)Si_(2)O_(7)、Yb_(2)SiO_(5)、Yb_(2)O_(3)和SiO_(2),抗热冲击和抗热冲刷2项性能测试结果均达设计要求。涂层结合强度很高,复合材料、Si层和Yb_(2)Si_(2)O_(7)层耐高温且热匹配性能较好,且面层的抗燃气腐蚀能力很强,是涂层热冲击、热冲刷性能良好的主要原因。燃气热冲刷的燃气燃烧时间比燃气热冲击的总时间短,且热冲刷为恒温连续冲刷,无冷热的剧烈交替变化,故燃气冲刷后涂层边缘处靠近工装装卡的地方未见明显开裂,且连续冲刷后的黑色烧蚀区域较燃气热冲击的面积小。 展开更多

关键词 sicf/sic复合材料 Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层 真空等离子喷涂 抗热冲击 抗热冲刷

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2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料制备与吸波性能

3

作者 赵马娟 王晓猛 +2 位作者 王岭 邱海鹏 张典堂 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3630-3642,共13页

为满足高温吸波结构复合材料要求,选用SiC纤维(SiC_(f)),设计并制备了2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料,采用实验与仿真相结合的方法研究了吸波性能。利用弓形法开展了反射损耗测试,采用X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术提取材料几何结构... 为满足高温吸波结构复合材料要求,选用SiC纤维(SiC_(f)),设计并制备了2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料,采用实验与仿真相结合的方法研究了吸波性能。利用弓形法开展了反射损耗测试,采用X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术提取材料几何结构参数,建立了全厚度细观模型,在CST电磁仿真软件上模拟计算了材料的反射损耗,并与实验结果进行对比分析。通过等效电磁参数理论和场分布图分析了吸波机制,并研究了几何结构参数、电磁参数、电磁波电场极化方向和入射角度对材料吸波特性的影响规律。实验结果表明:在1~18 GHz频率范围内,本文所制备的2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料具有3 GHz的有效吸波带宽,在吸收峰9.3 GHz处,最大反射损耗达到-17 dB,这与仿真结果基本一致。该复合材料主要通过电损耗的方式吸收电磁波,其良好的吸波性能是结构设计和材料特性协同作用的结果,材料整体厚度和纤维介电常数是影响2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料吸波性能的关键因素。 展开更多

关键词 2.5D机织结构 sic_(f)/sic复合材料 细观模型重构 电磁仿真 吸波性能 影响因素

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SiC_(f)/SiC复合材料的RMI制备方法以及微观结构和性能优化 被引量：6

4

作者 张俊敏 陈小武 +4 位作者 廖春景 郭斐宇 杨金山 张翔宇 董绍明 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1103-1110,共8页

反应熔体渗透(RMI)是制备高密度陶瓷基复合材料的有效方法之一,而熔体的渗透和复合材料的形成主要取决于预制体的孔隙结构。本研究将硅熔体渗透到具有不同孔隙结构的含碳预制体中,制备了SiC纤维增强SiC基复合材料(SiC_(f)/SiC),并研究... 反应熔体渗透(RMI)是制备高密度陶瓷基复合材料的有效方法之一,而熔体的渗透和复合材料的形成主要取决于预制体的孔隙结构。本研究将硅熔体渗透到具有不同孔隙结构的含碳预制体中,制备了SiC纤维增强SiC基复合材料(SiC_(f)/SiC),并研究了孔隙结构对熔体浸润和SiC_(f)/SiC复合材料的影响。研究结果表明:具有较均匀孔径的预制体可以使熔体浸润更充分,制备的复合材料具有更少的残余孔隙及更优的力学性能。该研究对反应熔渗制备复合材料的孔结构调控具有指导意义。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 反应熔渗(RMI) 孔隙结构 微观结构 熔渗动力学

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高温燃气环境下SiCf/SiC和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料力学性能及损伤

5

作者 王子媛 曹鑫鑫 +3 位作者 蒋婷 洪智亮 张程煜 朱旺 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期46-56,共11页

航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温... 航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温高速燃烧气体对材料进行考核。对SiC_(f)/SiC复合材料分别进行1200℃燃气环境10 h氧化实验和1000次热冲击实验,探究环境屏障涂层(environmental barrier coating,EBC)对SiC_(f)/SiC复合材料的防护作用。对燃气环境考核后的SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料进行单轴拉伸强度测试,并利用扫描电镜对其断口及截面微观形貌进行观察。结果表明:在燃气环境下氧化10 h后,SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料内部没有发生明显的界面层及纤维氧化,单轴拉伸强度下降不到2%;在燃气环境下经过1000次热冲击后,在SiC_(f)/SiC复合材料内部形成多处微裂纹并发生了界面层的氧化腐蚀,单轴拉伸强度下降41.3%;EBC涂层可以有效保护SiC_(f)/SiC复合材料免受高温燃气的氧化腐蚀,SiC_(f)/SiC-EBC复合材料在经过1000次热冲击后的单轴拉伸强度下降16.6%。 展开更多

关键词 航空发动机 sic_(f)/sic复合材料 环境屏障涂层 高温燃气 剩余强度

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SiC/Si-Mo-Cr涂层SiC_(f)/SiC复合材料辐照行为

6

作者 李国旺 陈招科 +3 位作者 苏康 毛健 伍艳 熊翔 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2199-2209,共11页

通过浆料涂刷法(Slurry painting,SP)结合化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD),在SiC_(f)/SiC复合材料表面制备了致密的SiC/Si-Mo-Cr复合涂层。采用拉曼光谱、XRD和SEM研究了Si^(2+)离子辐照前后涂层的相组成、结构和形貌,并... 通过浆料涂刷法(Slurry painting,SP)结合化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD),在SiC_(f)/SiC复合材料表面制备了致密的SiC/Si-Mo-Cr复合涂层。采用拉曼光谱、XRD和SEM研究了Si^(2+)离子辐照前后涂层的相组成、结构和形貌,并通过三点弯曲试验评估了辐照前后涂层样品的力学性能。结果表明:SiC_(f)/SiC复合材料在Si^(2+)离子辐照后发生结构损伤,如SiC纤维变得更粗糙,PyC界面膨胀以及SiC基体非晶化;而制备好的涂层可以极大地保护SiCf/SiC复合材料;因此,内部的纤维、界面和SiC基体在Si^(2+)离子辐照中都没有出现损伤。辐照后,SiC_(f)/SiC复合材料在辐照损伤区的界面脱黏和纤维拔出减少,弯曲断口变平,力学性能下降,弯曲强度保持率为80.49%;与之相比,涂层样品在辐照后的弯曲强度保持率更高,达到84.15%。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 sic/Si-Mo-Cr涂层 离子辐照 拉曼光谱 力学性能

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航空发动机SiC_(f)/SiC复合材料与环境障涂层系统及制备技术研究进展 被引量：3

7

作者 王瀚艺 卢嘉铮 贺强 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第9期109-123,共15页

轻质耐高温的碳化硅纤维增韧的碳化硅基复合材料及其环境障涂层(SiC_(f)/SiC CMCs+EBCs)系统在航空发动机不断攀升的涡轮前温度面前展现出了极大潜力,经过20多年的研发,CMC/EBC部件已成功用于现役航空发动机高温端,新的研究也层出不穷。... 轻质耐高温的碳化硅纤维增韧的碳化硅基复合材料及其环境障涂层(SiC_(f)/SiC CMCs+EBCs)系统在航空发动机不断攀升的涡轮前温度面前展现出了极大潜力,经过20多年的研发,CMC/EBC部件已成功用于现役航空发动机高温端,新的研究也层出不穷。SiC_(f)/SiC CMCs+EBCs系统的关键制备工艺包括纤维制备、预制体编织、界面层制备、基体增密和涂层。纤维质量、预制体结构和界面层性能决定了CMC的力学性能,而基体和EBC左右了系统的抗氧化性和环境稳定性。在新型先驱体/新工艺/新涂层材料开发、编织结构优化、原材料利用率和工艺稳定性等方面,CMC/EBC制备技术还有进一步提高的空间。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 sic纤维 纤维预制体 界面层 EBC 航空发动机

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SiC纤维及其增强SiC_(f)/SiC复合材料的研究进展

8

作者 阳海棠 付建超 +1 位作者 黄鑫 刘顺涛 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-16,共16页

SiC_(f)/SiC复合材料的低密度、耐高温、抗环境腐蚀及抗氧化等突出性能,使其在航天及空天飞行器的热端部件、热防护结构、发动机热端部件及核工业等领域取得了重大应用,是新一代最佳的高温结构材料。SiC纤维作为增强相,自身抗拉强度高... SiC_(f)/SiC复合材料的低密度、耐高温、抗环境腐蚀及抗氧化等突出性能,使其在航天及空天飞行器的热端部件、热防护结构、发动机热端部件及核工业等领域取得了重大应用,是新一代最佳的高温结构材料。SiC纤维作为增强相,自身抗拉强度高、抗蠕变性能好、兼具耐高温、抗氧化等优点,且与陶瓷基体有着优异的相容性,可使陶瓷复合材料克服脆性,具有韧性,极大地推动了陶瓷复合材料的应用。文章以碳化硅纤维研发技术的三个重要发展阶段为例,详细阐述了碳化硅纤维的制备方法及性能特点,同时对碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的不同制备工艺进行了介绍,并分析了该复合材料当前国内外的应用现状,文章简述了SiC_(f)/SiC复合材料的发展及推广前景。 展开更多

关键词 sic纤维 结晶度高 sic_(f)/sic复合材料

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SiC_(f)/SiC复合材料超声辅助磨削试验研究 被引量：1

9

作者 王学智 丛铭 +2 位作者 刘清遥 王奔 王明海 《工具技术》 北大核心 2023年第3期9-14,共6页

连续碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiC_(f)/SiC)具有密度低、模量高、强度高、耐高温和抗氧化等优点,在航空航天领域具有广阔的应用前景。针对SiC_(f)/SiC复合材料加工过程中易产生纤维断裂、翘曲和拔出等问题,采用电镀金刚石磨头对S... 连续碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiC_(f)/SiC)具有密度低、模量高、强度高、耐高温和抗氧化等优点,在航空航天领域具有广阔的应用前景。针对SiC_(f)/SiC复合材料加工过程中易产生纤维断裂、翘曲和拔出等问题,采用电镀金刚石磨头对SiC_(f)/SiC复合材料进行超声辅助磨削试验研究,测量并对比超声辅助磨削与普通磨削在不同磨削参数下磨削力和磨削力比的变化,观察加工表面质量。结果表明:超声辅助磨削能显著降低SiC_(f)/SiC的磨削力比并提升表面质量,但当磨削速度不断增加时,超声辅助加工的效果减弱并趋于普通磨削。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 陶瓷基复合材料 超声辅助磨削 表面粗糙度 材料去除机理

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陶瓷基复合材料表面环境障涂层材料研究进展 被引量：5

10

作者 赵春玲 杨博 +5 位作者 李阔 李广荣 赵宇 邸士雄 李璞 杨冠军 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期257-266,共10页

随着新一代航空发动机推重比的不断提升,其内部燃气温度已经远远超过传统高温合金的承温极限,因此亟待研发新材料来满足先进航空发动机的发展需求。SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料具有优异的高温力学性能和高温抗氧化性能,且其密度较低,是... 随着新一代航空发动机推重比的不断提升,其内部燃气温度已经远远超过传统高温合金的承温极限,因此亟待研发新材料来满足先进航空发动机的发展需求。SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料具有优异的高温力学性能和高温抗氧化性能,且其密度较低,是下一代高性能航空发动机热端部件的理想结构材料。但是,SiC_(f)/SiC材料在实际服役环境中同样面临着严重的氧化腐蚀问题,因此需要使用能够阻隔水氧介质的环境障涂层(EBCs)来提高SiC_(f)/SiC材料的耐腐蚀性能,进而延长航空发动机热端部件的服役寿命。在阐明SiC_(f)/SiC材料水氧腐蚀机制的基础上,进一步总结了EBCs的设计原则和发展历程,并重点比较了各种涂层材料体系的优缺点及性能差异,为未来先进航空发动机陶瓷基复合材料热端部件用EBCs材料的研制提供借鉴。 展开更多

关键词 环境障涂层 sic_(f)/sic复合材料 水氧腐蚀机制 耐水氧腐蚀性能

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SiC_(f)/SiC复材表面Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-ZrO_(2)基梯度可磨耗涂层设计及性能研究

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作者 靖建农 张乐 +2 位作者 李其连 王纯 李淑青 《材料研究与应用》 CAS 2023年第3期521-526,共6页

SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料是未来航空发动机重要材料之一,其表面涂层是保护SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料关键技术。针对陶瓷基复材表面的Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-ZrO_(2)基可磨耗涂层与EBC涂层结合力不够高、应力匹配性差等问题,开展Sc_(... SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料是未来航空发动机重要材料之一,其表面涂层是保护SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料关键技术。针对陶瓷基复材表面的Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-ZrO_(2)基可磨耗涂层与EBC涂层结合力不够高、应力匹配性差等问题,开展Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-ZrO_(2)基梯度可磨耗涂层设计、制备与考核技术研究,并且与非梯度可磨耗涂层进行性能对比。研究结果表明:梯度可磨耗涂层比非梯度可磨耗涂层结合强度提高了6.7%;在(1250±50)℃高温冲击1000次后,梯度可磨耗涂层剥落面积仅为非梯度可磨耗涂层剥落面积的1/6。因此,梯度可磨耗涂层具有更好的力学性能,有望在未来航空发动机中得到广泛应用。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic陶瓷基复合材料 梯度可磨耗涂层 结合强度 热冲击

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CVI工艺SiC_(f)/SiC复合材料包壳研究进展 被引量：1

12

作者 谢宇辉 汤哲鹏 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期7-15,共9页

化学气相渗透(CVI)工艺被广泛地应用于制备碳基及碳化硅(SiC)基复合材料,CVI工艺是实现制备高纯度和高晶粒度SiC_(f)/SiC复合材料包壳的最佳方案。首先介绍了组成SiC_(f)/SiC复合材料的SiC纤维和SiC基体,并综述了SiC_(f)/SiC复合材料包... 化学气相渗透(CVI)工艺被广泛地应用于制备碳基及碳化硅(SiC)基复合材料,CVI工艺是实现制备高纯度和高晶粒度SiC_(f)/SiC复合材料包壳的最佳方案。首先介绍了组成SiC_(f)/SiC复合材料的SiC纤维和SiC基体,并综述了SiC_(f)/SiC复合材料包壳CVI工艺、以及SiC_(f)/SiC复合材料包壳性能表征的研究进展。最后,展望了未来将SiC_(f)/SiC复合材料包壳作为ATF燃料包壳仍需解决的几个关键性问题。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 事故容错燃料包壳 CVI工艺 性能表征

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SiC_(f)/SiC复合材料致密化过程模拟

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作者 刘瑶瑶 海维斌 +2 位作者 彭雨晴 李爱军 张方舟 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第4期674-683,共10页

在等温化学气相渗透条件下对二维叠层SiC纤维预制体的致密化过程进行模拟,根据传质过程和反应动力学计算得到双活性位竞争模型和孔隙演变过程。结果显示,预制体束内10μm以下的小孔优先被填充,随后束间孔隙逐渐被填充变为小孔,当孔隙率... 在等温化学气相渗透条件下对二维叠层SiC纤维预制体的致密化过程进行模拟,根据传质过程和反应动力学计算得到双活性位竞争模型和孔隙演变过程。结果显示,预制体束内10μm以下的小孔优先被填充,随后束间孔隙逐渐被填充变为小孔,当孔隙率降至20%时,预制体内部存在约为50μm的等效孔隙。预制体比表面积的变化存在两个阶段,孔隙率为40%以上时,比表面积减小的速度较快。特定工艺条件下模拟结果显示复合材料密度在2.48 g·cm^(−3)~2.38 g·cm^(−3)范围内,与实际样品最大误差0.73%;孔隙率在13.94%~17.75%范围内,与实际样品最大误差为4.21%。气相组分浓度变化表明此工艺条件下更易生成富硅的复合材料。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 化学气相渗透 双活性位竞争模型 孔隙演变

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单颗磨粒划擦SiC_(f)/SiC复合材料试验研究 被引量：1

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作者 王瀚寰 海瑞 +2 位作者 李浩 郑伟 刘瑶 《纤维复合材料》 CAS 2021年第2期49-55,共7页

为研究纤维增强SiC陶瓷基复合材料磨削机理,进行单颗磨粒划擦试验。搭建试验平台,采用电镀后的单颗金刚石磨粒划擦SiC_(f)/SiC复合材料,实时采集划擦力。利用SEM图像对材料去除后的表面与存在的表面损伤形式进行表征,从而揭示磨粒形状... 为研究纤维增强SiC陶瓷基复合材料磨削机理,进行单颗磨粒划擦试验。搭建试验平台,采用电镀后的单颗金刚石磨粒划擦SiC_(f)/SiC复合材料,实时采集划擦力。利用SEM图像对材料去除后的表面与存在的表面损伤形式进行表征,从而揭示磨粒形状、划痕深度与SiC纤维取向对磨削机理的影响。试验结果表明,SiC_(f)/SiC复合材料划擦过程中,扁平状磨粒产生的法向划擦力明显大于尖锐状磨粒,而纤维取向对划擦力影响较小。SiC_(f)/SiC复合材料的加工形态从韧性到脆性转变主要取决于切削深度,大部分延性域加工出现在扁平磨粒和纤维取向γ=0°情况,且脆延性转变切削深度在3μm之内。 展开更多

关键词 单颗磨粒划擦 sic_(f)/sic复合材料 纤维取向 划擦力 表面形貌

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2D-SiC_(f)/SiC复合材料层间Ⅰ型断裂试验及表征

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作者 师维刚 张超 +2 位作者 李玫 王晶 张程煜 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期45-50,共6页

二维编织碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在航空领域中得到广泛使用,然而该材料层间强度低,使其易萌生层间裂纹,引起分层破坏。为此,本工作采用楔形双悬臂梁法(W-DCB)和悬臂梁法(DCB)开展了层间Ⅰ型断裂试验,获得了2D-SiC... 二维编织碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在航空领域中得到广泛使用,然而该材料层间强度低,使其易萌生层间裂纹,引起分层破坏。为此,本工作采用楔形双悬臂梁法(W-DCB)和悬臂梁法(DCB)开展了层间Ⅰ型断裂试验,获得了2D-SiC_(f)/SiC的层间裂纹驱动的加载数据,得到了其裂纹端口张开力及张开位移变形曲线。在试验加载过程,通过光学显微镜监测了视觉裂纹扩展过程,探究了2D-SiC_(f)/SiC的层间I型裂纹扩展规律。结合理论分析和裂纹视觉特征解释了加载曲线拐点及其他特征点的断裂力学含义。利用扫描电子显微镜分析了2D-SiC_(f)/SiC的层间断面特征,揭示了断面分层裂纹扩展机制。结果表明:W-DCB方法测量的2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型初始能量释放率与DCB方法等效;2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型断裂过程中,裂纹端口变形曲线的多峰性不符合经典线弹性断裂力学预测的加载峰后特征,反映了2D-SiC_(f)/SiC层间约束关系的复杂性;层间断面为结构性非完全损伤,发生了局部纤维桥连现象。 展开更多

关键词 2D-sic_(f)/sic复合材料 层间Ⅰ型断裂 表征分析 纤维桥连

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SiCf/SiC复合材料制备研究进展 被引量：9

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作者 杨博 余金山 +2 位作者 顾全超 王洪磊 周新贵 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期3050-3056,共7页

随着科学技术的不断发展,人类对极端条件下应用的材料的需求持续上升。SiC_f/SiC复合材料具有耐高温、高强高韧、耐氧化等优点,成为航空航天领域热端部件的理想候选材料;同时,SiC_f/SiC复合材料还具有低活化、抗辐照、高温化学稳定性好... 随着科学技术的不断发展,人类对极端条件下应用的材料的需求持续上升。SiC_f/SiC复合材料具有耐高温、高强高韧、耐氧化等优点,成为航空航天领域热端部件的理想候选材料;同时,SiC_f/SiC复合材料还具有低活化、抗辐照、高温化学稳定性好等优异性能,在核电领域结构材料的应用具有广阔的前景。常用的SiC_f/SiC复合材料的制备方法有化学气相渗透法、先驱体浸渍裂解法、热压烧结工艺和熔融浸渍法,其中化学气相渗透法和先驱体浸渍裂解法两种工艺已经应用于航空发动机静载热端部件的生产,但是这些工艺自身固有的不足在材料制备中依然无法较好地解决,于是近年来出现了混合采用多种工艺来制备SiC_f/SiC复合材料的尝试。Si C纤维和基体间需要有一层界面层来偏转裂纹、保护纤维,目前常用的界面材料有热解炭和六方氮化硼涂层,由于单一涂层较难满足材料在多种复杂条件下的应用需求,针对涂层改进的新方法和新思路层出不穷。相对于传统烧结工艺,新型烧结方式如微波烧结和放电等离子烧结等在烧结速度、温度均匀性等方面展示出巨大的优势,为陶瓷基复合材料的制备提供了新的选择。为了进一步提升SiC_f/SiC复合材料的性能,近年的研究工作主要集中在对SiC_f/SiC复合材料的制备方法的优化、纤维/基体界面层的创新和对烧结技术的选择等方面。本文从这些方面对SiC_f/SiC复合材料的研究进展进行了详细的归纳和介绍。 展开更多

关键词 sic_f/sic复合材料 混合制备工艺 纤维涂层 放电等离子烧结 微波烧结

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碳化硅纤维增强碳化硅抗氧化陶瓷材料研究及应用进展

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作者 周天祥 张丰泽 +6 位作者 熊成荣 李国财 苏小丽 曾涛 施玮 陈云霞 董罡 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-8,共8页

碳化硅纤维/碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料兼具SiC_(f)较高的韧性以及SiC陶瓷高熔点、高硬度和高强度的特性,在航空航天、核能和耐磨器件等领域具有广泛的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料的开发与其界面相的研究进展密切相关。其中... 碳化硅纤维/碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料兼具SiC_(f)较高的韧性以及SiC陶瓷高熔点、高硬度和高强度的特性,在航空航天、核能和耐磨器件等领域具有广泛的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料的开发与其界面相的研究进展密切相关。其中复合材料的界面相指SiC_(f)/SiC中界面处的微观组织结构,一方面,界面相能够实现基体-纤维间的裂纹偏转以及载荷传递,还能够减少基体-纤维内部的残余应力,保证材料的非脆性断裂;另一方面,合适的界面相材料还能够提高SiC_(f)/SiC复合材料的抗氧化性能,从而进一步提升材料整体的耐高温性能。根据不同的设计理念,从界面相的三种不同形式展开,简述了不同界面相材料种类对SiC_(f)/SiC复合材料的影响、并对未来碳化硅纤维增强碳化硅抗氧化陶瓷材料的发展趋势和应用进行了展望。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic陶瓷基复合材料 界面相 非脆性断裂 抗氧化

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致密化温度及界面类型对SiC_(f)/SiC Mini复合材料结构与力学性能的影响 被引量：1

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作者 王铎 陈招科 +2 位作者 何宗倍 张瑞谦 熊翔 《粉末冶金材料科学与工程》 2022年第4期389-397,共9页

利用化学气相渗透(chemical vapour infiltration,CVI)在SiC纤维束中引入PyC(pyrolytic carbon,热解碳)界面和(PyC/SiC)_(3)多层界面,并分别在1050℃和1250℃下对含PyC界面SiC纤维束、1050℃下对含(PyC/SiC)_(3)3多层界面纤维束进行Si ... 利用化学气相渗透(chemical vapour infiltration,CVI)在SiC纤维束中引入PyC(pyrolytic carbon,热解碳)界面和(PyC/SiC)_(3)多层界面,并分别在1050℃和1250℃下对含PyC界面SiC纤维束、1050℃下对含(PyC/SiC)_(3)3多层界面纤维束进行Si C基体增密,制备出不同界面类型和基体结构的SiC_(f)/SiC(continuous SiC fiber reinforced SiC matrix)Mini复合材料。研究界面类型和基体致密化温度对SiC_(f)/SiCMini复合材料微观结构和拉伸断裂行为的影响。结果表明,SiC_(f)/SiC Mini复合材料内部纤维和基体间的界面清晰,界面厚度约300 nm。1050℃致密化的PyC界面SiC_(f)/SiCMini复合材料的抗拉强度为174MPa,脱黏主要发生在基体与界面之间。而(PyC/SiC)_(3)3多层界面SiC_(f)/SiC Mini复合材料抗拉强度达到540 MPa,脱黏主要发生在亚层与亚层之间。PyC界面SiC_(f)/SiC Mini复合材料随基体致密化温度升高,S C基体从细小多孔的针状转变为粗大致密的层片状,晶粒尺寸和结晶度显著提高。1250℃致密化的复合材料的抗拉强度为309 MPa,呈典型的脆性断裂特征。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic Mini复合材料 化学气相渗透 界面 致密化温度 抗拉强度

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含铁碳化硅复合材料的制备

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作者 李永伟 唐学原 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期5-9,共5页

以聚碳硅烷(PCS)、羰基铁(Fe(CO)_5)、二乙烯基苯(DVB)和碳化硅(SiC)纤维为原料,采用先驱浸渍裂解工艺制备含铁碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC_f/SiC)复合材料,研究了原料配比对交联反应的影响,以及浸渍次数对复合材料致密度及陶瓷产率的... 以聚碳硅烷(PCS)、羰基铁(Fe(CO)_5)、二乙烯基苯(DVB)和碳化硅(SiC)纤维为原料,采用先驱浸渍裂解工艺制备含铁碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC_f/SiC)复合材料,研究了原料配比对交联反应的影响,以及浸渍次数对复合材料致密度及陶瓷产率的影响。研究表明:当羰基铁添加量为20%(质量分数),二乙烯基苯为5%(质量分数)时有利于基体交联的进行;经1100℃裂解后基体中可明显观察到β-SiC晶体的生成;经5次浸渍裂解,制得的复合材料密度为1.72g/cm^3,孔隙率为20.43%,陶瓷产率得到提高,达到82.67%。 展开更多

关键词 先驱体浸渍裂解 sic_f/sic复合材料 陶瓷产率

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表面自愈合涂层2D-SiC_(f)/SiC复合材料的蠕变性能及损伤机理 被引量：1

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作者 王亮 杨洋 +4 位作者 王翔 刘帅 肖鹏 司宇飞 何玉怀 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期43-52,共10页

2D-SiC_(f)/SiC复合材料是航空航天领域中的重要耐高温材料,采用表面自愈合涂层2D-SiC_(f)/SiC复合材料制备成楔形夹持段板材蠕变试样,使用自主研制的碳化硅陶瓷夹具完成大气环境下蠕变力学性能测试,蠕变试验温度900℃、1000℃和1200℃... 2D-SiC_(f)/SiC复合材料是航空航天领域中的重要耐高温材料,采用表面自愈合涂层2D-SiC_(f)/SiC复合材料制备成楔形夹持段板材蠕变试样,使用自主研制的碳化硅陶瓷夹具完成大气环境下蠕变力学性能测试,蠕变试验温度900℃、1000℃和1200℃,应力水平范围50~120 MPa。采用扫描电子显微镜(SEM)对含自愈合涂层2D-SiC_(f)/SiC复材的蠕变失效试样断口形貌进行了表征。失效分析表明,含自愈合涂层2D-SiC_(f)/SiC复材高温静态载荷下的主要失效模式包括复材基体裂纹、涂层/基体界面裂纹和纤维蠕变三类。由于试验应力较低,各温度下蠕变失效试样断口平整,纤维拔出较短。同时试样断口中还观察到切割横向纬纱的二次裂纹,该二次裂纹将随蠕变过程进行而扩展并最终切断整条纬纱。对于三种温度的试样,均未在断口近表面区域观察到非金属涂层—金属涂层界面的分离或明显裂纹、孔洞等缺陷。说明在金属涂层基础上附加SiO2涂层得到的结合面在高温静态力学过程中是稳定的,并且能够提供一定的承载能力与表面裂纹萌生抗性。 展开更多

关键词 2D-sic_(f)/sic陶瓷基复合材料 蠕变性能 蠕变损伤 碳化硅夹具

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