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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2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料制备与吸波性能

2

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

3

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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SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料高温环境损伤原位监测研究进展

4

作者 吴晓晨 郑瑞晓 +3 位作者 李露 马浩林 赵培航 马朝利 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期609-622,共14页

连续SiC纤维增强SiC(SiC_(f)/SiC)复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐辐照等优点,在先进航空发动机热端部件和核反应堆包壳等领域具有广阔的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料具有纤维、界面、基体等复杂的多尺度结构,其服役环境... 连续SiC纤维增强SiC(SiC_(f)/SiC)复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐辐照等优点,在先进航空发动机热端部件和核反应堆包壳等领域具有广阔的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料具有纤维、界面、基体等复杂的多尺度结构,其服役环境苛刻、损伤失效过程复杂,深刻理解与准确分析其在近服役环境下损伤失效模式对于材料和构件的可靠服役具有重要意义。传统的“事后分析”方法无法获取材料在复杂服役环境下的损伤失效过程数据,因此迫切需要发展面向高温服役环境的复合材料原位表征测试技术。本文介绍了基于扫描电子显微镜、数字图像相关、显微计算机断层扫描、声发射、电阻等原位监测方法的基本原理、优势与局限性,重点讨论了以上各种原位监测方法及多种原位监测方法联用在SiC_(f)/SiC复合材料高温环境力学表征中的最新研究进展。最后,总结了SiC_(f)/SiC复合材料高温环境原位监测技术存在的挑战,并对多种原位技术联用、太赫兹辐射等新型检测技术、复杂构件的损伤原位监测方法等未来发展方向进行了初步展望。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 原位监测 数字图像相关 声发射 显微计算机断层扫描 综述

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SiC_(f)/SiC复合材料激光烧蚀辅助铣削材料去除机理与加工表面质量评价

5

作者 李晗 章程 +2 位作者 陈杰 安庆龙 陈明 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期206-217,共12页

现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiC_(f)/SiC复合材料具有优异的综合性能,但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验,掌握了Si C_(f)/Si C复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀... 现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiC_(f)/SiC复合材料具有优异的综合性能,但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验,掌握了Si C_(f)/Si C复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀机理,探究了激光参数对烧蚀性质的影响规律。通过常规铣削和激光烧蚀辅助铣削的对比实验,分析了常规铣削、部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削三种不同加工策略的材料去除机理,探究了烧蚀层占比对加工表面质量的影响规律。研究表明:激光烧蚀产物主要由3C-SiC和非晶态SiO_(2)组成。常规铣削加工中,纤维发生宏观脆性断裂,已加工表面存在多处裂纹、凹坑等加工缺陷。部分烧蚀-铣削中,纤维断裂以微观脆性断裂为主,少部分位置发生了纤维拔出和宏观脆性断裂。完全烧蚀-铣削加工中,纤维发生了微观脆性断裂,基体发生鳞状破碎。激光烧蚀辅助铣削加工质量优于常规铣削,部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削的表面粗糙度基本相同。低烧蚀层占比和高烧蚀层占比下进行铣削加工切削力差距较小。低烧蚀层占比的铣削加工中,纤维以微观-宏观脆性断裂为主;高烧蚀层占比的铣削加工中,大部分纤维发生了微观脆性断裂。综上所述,部分烧蚀-铣削和低烧蚀层占比是较优的加工方案。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 激光辅助铣削 材料去除机理 加工质量

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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

6

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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不同热震工况下2.5D编织SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料力学性能及损伤 被引量：2

7

作者 段宏宇 王贺权 +2 位作者 张佳平 郑伟 陈婧 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期4184-4194,共11页

通过单向拉伸和三点弯曲实验,并结合SEM和EDS分析不同热震工况(次数)下对2.5D编织SiCf/SiC(f表示纤维)陶瓷基复合材料(CMCs)力学性能和损伤的影响。结果表明:2.5D编织SiCf/SiC CMCs在室温无热震和1200℃不同热震工况下的拉伸应力-应变... 通过单向拉伸和三点弯曲实验,并结合SEM和EDS分析不同热震工况(次数)下对2.5D编织SiCf/SiC(f表示纤维)陶瓷基复合材料(CMCs)力学性能和损伤的影响。结果表明:2.5D编织SiCf/SiC CMCs在室温无热震和1200℃不同热震工况下的拉伸应力-应变曲线呈现非线性变化,随着热震次数的增加,拉伸强度先逐渐降低,然后小幅度增加,材料在热震10次下的拉伸强度降到48.39%,热震30次后增加到54.11%;材料在室温无热震和1200℃不同热震工况下的三点弯曲位移-载荷曲线也呈现非线性变化,随着热震次数的增加,弯曲强度迅速降低,材料在热震10次下的弯曲强度迅速降到26.06%,热震30次后降到10.77%。从宏观断口分析可知,材料在室温无热震下拉伸、弯曲断口表现为伪脆性断裂特性,而在热震工况下拉伸和弯曲断口则表现出韧性断裂特性。从微观断口观察有纤维拔出、纤维脱粘、界面脱粘、裂纹扩展和纤维断裂等损伤行为,且随着热震次数的增多,界面结合力逐渐减弱,上述等损伤行为均显著增加。 展开更多

关键词 2.5D编织物 sic_(f)/sic复合材料 陶瓷基 热震 力学性能 损伤

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单颗金刚石磨粒划擦2D SiC_(f)/SiC复合材料实验

8

作者 王优哲 刘瑶 +2 位作者 周扬 李家豪 黎瀚森 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第3期335-345,共11页

为了揭示2D SiC_(f)/SiC复合材料的磨削去除机理,根据2D SiC_(f)/SiC复合材料的编织结构特点,分别在2D SiC_(f)/SiC纤维的编织表面(woven surface,WS)和叠加表面(stacking surface,SS)沿0°、45°和90°方向开展单颗金刚石... 为了揭示2D SiC_(f)/SiC复合材料的磨削去除机理,根据2D SiC_(f)/SiC复合材料的编织结构特点,分别在2D SiC_(f)/SiC纤维的编织表面(woven surface,WS)和叠加表面(stacking surface,SS)沿0°、45°和90°方向开展单颗金刚石磨粒划擦实验,测量其划擦力和划痕深度,并观察划痕表面形貌。结果表明:在WS0(纤维编织表面的0°方向)上SiC_(f)/SiC材料的去除方式主要为纵向纤维(纤维轴向与进给速度方向一致)的剪切、拉伸、弯曲断裂和横向纤维(纤维轴向与进给速度方向垂直)的剪切、弯曲断裂;在WS45(纤维编织表面的45°方向)上主要为纤维的剪切、弯曲、拉伸断裂;在SS0(纤维叠加表面的0°方向)上主要为法向纤维(纤维轴向垂直于划擦表面)的延性去除、剪切、弯曲断裂,纵向纤维的剪切、拉伸、弯曲断裂;在SS90(纤维叠加表面的90°方向)上主要为法向纤维的延性去除、剪切、弯曲断裂和横向纤维的剪切、弯曲、拉伸断裂。由于SiC纤维的各向异性,不同方向、不同断裂形式有不同的力学性能,剪切断裂所需要的力最小,拉伸断裂所需要的力最大。在相同划擦深度下,因WS0、WS45、SS0、SS90方向上断裂形式的不同和剪切、弯曲、拉伸断裂所占的比例不同,其划擦力大小依次为FSS0>FWS45>FSS90>FWS0。且磨粒切入复合材料后随着裂纹的扩展和相互贯通,SiC基体会一起被剥离去除,部分基体受到挤压去除后再次被磨粒划擦去除形成延性划痕。2D SiC_(f)/SiC复合材料切削时宜选择WS0方向,而尽量避开SS0方向。 展开更多

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

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SiC/Si-Mo-Cr涂层SiC_(f)/SiC复合材料辐照行为

9

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

10

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

11

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

12

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

13

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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预制体结构对SiC_(f)/SiC复合材料力学和热性能的影响

14

作者 王徐辉 吴宗绪 +2 位作者 陈招科 伍艳 熊翔 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期101-113,共13页

本文采用化学气相渗透法制备了具有二维多层、三维角联锁机织和多轴三维编织三种预制体结构的SiC_(f)/SiC复合材料。在综合分析纤维排列、SiC基体和孔隙分布的基础上,详细讨论了预制体结构对SiC_(f)/SiC复合材料力学性能和热性能的影响... 本文采用化学气相渗透法制备了具有二维多层、三维角联锁机织和多轴三维编织三种预制体结构的SiC_(f)/SiC复合材料。在综合分析纤维排列、SiC基体和孔隙分布的基础上,详细讨论了预制体结构对SiC_(f)/SiC复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,复合材料的力学性能和热导率受纤维排列方式和复合材料密度的综合影响,而热膨胀系数主要受纤维排列方式的影响。此外,二维多层复合材料、三维角联锁机织复合材料和多轴三维编织复合材料的热导率可以分别用串联模型和平行模型来解释。多轴三维编织复合材料由于内部具有连续的可以作为热流快速通道的三维网状SiC基体层,因此具有较高的室温热导率。而随着温度的升高,SiC声子间的散射逐渐增强,SiC基体层在多轴三维编织复合材料中作为声子传播快速通道的作用逐渐减弱,热导率随温度降低的趋势更明显。 展开更多

关键词 预制体结构 抗弯强度 热导率 热膨胀系数 sic_(f)/sic复合材料

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Al填料改性PIP-2D SiC_(f)/SiC复合材料力学性能和电磁屏蔽性能

15

作者 雷强 段士昌 +3 位作者 豆永青 李倩 李候俊 田佳豪 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期76-83,共8页

以Al粉为活性填料,采用先驱体浸渍裂解法(PIP法)制备二维连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D SiC_(f)/SiC复合材料),采用XRD、SEM和热失重仪分析不同Al粉含量对聚碳硅烷裂解产物的组织成分演变行为,采用力学试验机和矢量网络分析仪研... 以Al粉为活性填料,采用先驱体浸渍裂解法(PIP法)制备二维连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D SiC_(f)/SiC复合材料),采用XRD、SEM和热失重仪分析不同Al粉含量对聚碳硅烷裂解产物的组织成分演变行为,采用力学试验机和矢量网络分析仪研究不同Al粉含量对复合材料的力学及电磁屏蔽性能影响。结果表明:随着Al填料质量分数从0%增加至40%,复合材料弯曲强度先升高后下降,最高可达383 MPa;Al填料的引入使得复合材料复介电常数逐渐升高,电磁屏蔽效能逐渐增加至26 dB,得到了显著的提升,电磁屏蔽效能大幅度提升主要原因是Al填料含量增加引起复合材料复介电常数虚部显著增加。 展开更多

关键词 活性填料Al 先驱体浸渍裂解 sic_(f)/sic复合材料 电磁屏蔽性能

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SiC_(f)/SiC复合材料的水淬失效行为及模拟分析

16

作者 焦健 姜卓钰 +2 位作者 高晔 周怡然 王嘉琪 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期36-42,共7页

采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了不同尺寸的SiC_(f)/SiC复合材料,对复合材料的物理性能及水淬性能进行研究,并通过ABAQUS有限元模拟对水淬过程进行分析。结果表明,正交铺层的SiC_(f)/SiC复合材料的弯曲强度为553 MPa,层间拉伸强度为1... 采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了不同尺寸的SiC_(f)/SiC复合材料,对复合材料的物理性能及水淬性能进行研究,并通过ABAQUS有限元模拟对水淬过程进行分析。结果表明,正交铺层的SiC_(f)/SiC复合材料的弯曲强度为553 MPa,层间拉伸强度为19.2 MPa。采用该复合材料进行水淬实验时,3次循环后出现明显裂纹,随着水淬次数的增加,裂纹发生扩展。样品尺寸增加时,S8和S12在水淬过程中均出现纵向基体裂纹,其中S12样品一端的5/6层出现沿纤维0°方向开裂的现象,因此S12在水淬过程中表现出更为复杂的开裂模式。通过有限元分析发现,水淬过程中,S4和S8样品6/7层裂纹出现了先开裂后闭合的趋势,这可能是该样品中主裂纹扩展“挤占”次裂纹空间所致。通过对样品在水淬过程中的应力计算,发现样品尺寸增大时,由于温度梯度引起的热应力增加,S8和S12样中的应力接近40 MPa,因此出现了基体开裂现象。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 PIP工艺 水淬试验 有限元模拟

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界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料断裂韧性的影响

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作者 段亚弟 谢巍杰 +4 位作者 邱海鹏 王晓猛 王岭 张典堂 钱坤 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期119-128,共10页

为探究界面层对SiC_(f)/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料。在此基础... 为探究界面层对SiC_(f)/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料。在此基础上,结合声发射技术对复合材料进行常温断裂韧性测试,并利用扫描电镜对其细观损伤模式进行评价。结果表明:界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料的断裂强度和断裂韧性有强决定作用,但对其初始模量没有太大的影响;以PyC层为主界面层的试样具有良好的断裂韧性,试样P-SiC_(f)/SiC和P/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性分别为13.99和16.93 MPa·m^(1/2),而试样B-SiC_(f)/SiC表现出强界面结合,具有最低断裂韧性6.47 MPa·m^(1/2);但在界面引入SiC层后,试样B/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性显著提高至15.81 MPa·m^(1/2);声发射能量和撞击数可完整描述SiC_(f)/SiC复合材料的实时损伤过程。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 三维机织角联锁 界面层 断裂韧性 声发射

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SiC_(f)/SiC复合材料铣削加工表面质量 被引量：1

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作者 黄青林 赵建设 +2 位作者 徐亮 王凯 王新永 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期89-93,共5页

使用PCD立式铣刀对聚合物浸渍裂解法(PIP)制备的SiC_(f)/SiC复合材料开展单因素铣削试验,通过对加工中产生的切削力和加工后的表面粗糙度进行测量,分析了铣削工艺参数对其的影响;对加工表面、纤维断口进行SEM分析,讨论了SiC_(f)/SiC复... 使用PCD立式铣刀对聚合物浸渍裂解法(PIP)制备的SiC_(f)/SiC复合材料开展单因素铣削试验,通过对加工中产生的切削力和加工后的表面粗糙度进行测量,分析了铣削工艺参数对其的影响;对加工表面、纤维断口进行SEM分析,讨论了SiC_(f)/SiC复合材料加工表面的形成。研究结果表明,表面粗糙度与切削力的变化趋势相同,高主轴转速和小切削宽度有利于得到表面粗糙度较小的加工表面;近孔洞区域与远离孔洞区域的材料去除方式不同;材料中纤维发生面内偏移和层间屈曲,纤维存在多种去除方式。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 表面粗糙度 表面形貌 纤维断口

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等离子喷涂BSAS环境障涂层SiC_(f)/SiC复合材料扇形燃烧室环境损伤行为 被引量：1

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作者 洪智亮 崔永静 +6 位作者 郭洪宝 周晨 侯敬通 蒋婷 王子媛 陈超 冯晓星 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第17期110-116,共7页

针对基于化学气相沉积工艺(CVI)的SiC/SiC陶瓷基复合材料扇形火焰筒,利用扇形燃烧室试验台进行燃气环境性能考核。其中,扇形火焰筒试验件由内/外环和左/右侧板组成,并在其流道表面采用大气等离子喷涂工艺制得BSAS/Mullite/Si 3层结构环... 针对基于化学气相沉积工艺(CVI)的SiC/SiC陶瓷基复合材料扇形火焰筒,利用扇形燃烧室试验台进行燃气环境性能考核。其中,扇形火焰筒试验件由内/外环和左/右侧板组成,并在其流道表面采用大气等离子喷涂工艺制得BSAS/Mullite/Si 3层结构环境障涂层(EBC)。试验后,取样并分别利用力学性能测试、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等手段进行分析,对试验件的力学性能、微观结构和表面相组成的演变进行表征。结果表明,喷涂态涂层主要由单斜结构钡长石BSAS相和BaAl_(2)O_(4)相组成。试验后,核心烧蚀区域主要由斜方晶系莫来石相Al_(2)(Al_(2.8)Si_(1.2))O_(9.6)、立方晶系Si和六方晶系BaAl_(2)O_(4)相组成,可以观测到表面出现硅熔滴和残留孔洞。取样力学性能分析结果显示,涂层完整区域SiC/SiC复合材料的拉伸强度未受影响;核心烧蚀区域,SiC/SiC复合材料的拉伸强度出现明显下降,最终探讨出涂层的高温烧蚀损伤机制。 展开更多

关键词 环境障涂层(EBC) 等离子喷涂 sic_(f)/sic复合材料 BSAS 环境损伤

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正交铺层PIP-SiC_(f)/SiC复合材料的水淬失效行为 被引量：1

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作者 高晔 姜卓钰 +3 位作者 周怡然 吕晓旭 宋伟 焦健 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期166-172,共7页

铺层方式是影响预浸料铺贴工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料抗热震性能的关键因素之一。以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,基于内聚力模型,对不同正交铺层方式的方形试样开展1200℃高温水淬实验及有限元仿真... 铺层方式是影响预浸料铺贴工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料抗热震性能的关键因素之一。以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,基于内聚力模型,对不同正交铺层方式的方形试样开展1200℃高温水淬实验及有限元仿真研究。结果表明:水淬过程中试样表面温度急剧下降,芯部与表面存在较大温差,顶角与芯部温差最高可达1077℃,导致复合材料的主要失效模式为层间开裂和基体开裂,且试样层间开裂位置与铺层方式有关。由模拟结果可知,由于正交铺层方式的不同,试样的层间开裂位移也存在显著差异:[0/90]与[0/90/0]两种铺层方式层间主裂纹开裂位移约为0.61 mm,而[0/0/90/90]铺层主开裂位移仅为0.04 mm。此外,随着水淬时间的增加,层间主裂纹开裂位移逐渐增大,而次裂纹在开裂后逐渐发生闭合现象。 展开更多

关键词 sic_(f)/sic复合材料 铺层方式 水淬实验 PIP工艺 内聚力模型

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