新一代发动机高温材料—陶瓷基复合材料的制备、性能及应用 被引量：46

1

作者 焦健 陈明伟 《航空制造技术》 北大核心 2014年第7期62-69,共8页

目前,国内在陶瓷基复合材料构件领域的研究尚处于起步阶段,从高性能纤维制备、复合材料制备/加工工艺到构件设计,尚不能满足航空发动机热端构件工程化应用需求,必须依托发动机设计、构件研制和原材料研制等单位,通过强强联合、协同攻关... 目前,国内在陶瓷基复合材料构件领域的研究尚处于起步阶段,从高性能纤维制备、复合材料制备/加工工艺到构件设计,尚不能满足航空发动机热端构件工程化应用需求,必须依托发动机设计、构件研制和原材料研制等单位,通过强强联合、协同攻关,形成陶瓷基复合材料产学研的合力,加速我国陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 航空发动机 纤维制备 高温材料 应用 性能 复合材料构件 复合材料制备

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商用大涵道比发动机复合材料风扇叶片应用现状与展望 被引量：34

2

作者 刘强 赵龙 黄峰 《航空制造技术》 北大核心 2014年第15期58-62,共5页

复合材料风扇叶片已成为商用大涵道比发动机的发展趋势,复合材料风扇叶片已应用于B777、B787等多个民机型号,并即将在C919、A320neo、A350、B737MAX、B777-X等先进机型上应用,复合材料风扇叶片的成型技术已呈现出自动化、多样化和高效... 复合材料风扇叶片已成为商用大涵道比发动机的发展趋势,复合材料风扇叶片已应用于B777、B787等多个民机型号,并即将在C919、A320neo、A350、B737MAX、B777-X等先进机型上应用,复合材料风扇叶片的成型技术已呈现出自动化、多样化和高效化的趋势。 展开更多

关键词 复合材料 风扇叶片 发动机 模压 RTM

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陶瓷基复合材料不同加工工艺的表面形貌分析研究 被引量：20

3

作者 焦健 王宇 +4 位作者 邱海鹏 陈明伟 李秀倩 高淑雅 张文武 《航空制造技术》 北大核心 2014年第6期89-92,共4页

主要对比分析了机械加工、高压水射流加工、激光加工的3种不同加工工艺对SiCf/SiC复合材料表面形貌的影响。结果显示机械加工与高压水射流加工表面孔洞和微裂纹均较多,水切割表面呈现出纤维拔出状态;空气环境中激光加工的表面平整,出现... 主要对比分析了机械加工、高压水射流加工、激光加工的3种不同加工工艺对SiCf/SiC复合材料表面形貌的影响。结果显示机械加工与高压水射流加工表面孔洞和微裂纹均较多,水切割表面呈现出纤维拔出状态;空气环境中激光加工的表面平整,出现了封孔特征,孔洞和微裂纹数量少,氮气环境中激光加工的表面形貌生长了一层SiC晶粒,可起到愈合表面孔洞和微裂纹的作用。 展开更多

关键词 机械加工 水射流加工 激光加工 表面 形貌

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熔渗法制备陶瓷基复合材料的研究进展 被引量：11

4

作者 焦健 杨金华 李宝伟 《航空制造技术》 2015年第S2期1-6,11,共7页

熔渗法作为一种碳纤维或碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料的制备方法,具有周期短、工艺简单及生产成本低等特点。目前,该技术在欧美等国得到迅速发展,并且广泛应用于航空发动机、空天飞机鼻锥、火箭尾喷管及汽车刹车盘等领域。针对该技... 熔渗法作为一种碳纤维或碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料的制备方法,具有周期短、工艺简单及生产成本低等特点。目前,该技术在欧美等国得到迅速发展,并且广泛应用于航空发动机、空天飞机鼻锥、火箭尾喷管及汽车刹车盘等领域。针对该技术的特点,对国内外研究进展、工艺过程、反应机理、材料性能、应用前景及存在的问题进行综述,以期为国内该领域的发展提供一定的参考。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 熔渗法 碳化硅纤维 碳化硅

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化学气相渗透工艺(CVI)制备陶瓷基复合材料的进展研究 被引量：10

5

作者 焦健 刘善华 《航空制造技术》 2015年第14期101-104,共4页

通过5种CVI方法,即通过不同工艺参数控制方法,可获得制备周期短、密度高、致密化速率高和密度梯度小的复合材料,可用于不同结构形式的预制体基体(Si C)致密化。此外,CVI工艺是制备界面层(Py C和BN)的最佳工艺,若与PIP、MI等工艺配合使用... 通过5种CVI方法,即通过不同工艺参数控制方法,可获得制备周期短、密度高、致密化速率高和密度梯度小的复合材料,可用于不同结构形式的预制体基体(Si C)致密化。此外,CVI工艺是制备界面层(Py C和BN)的最佳工艺,若与PIP、MI等工艺配合使用,可达到最优效果,是未来该领域发展的主要方向。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 CVI工艺 制备 渗透工艺 化学气相 致密化速率 工艺参数控制 密度梯度

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ZrC/SiC多组元改性C/C复合材料的制备及性能研究 被引量：10

6

作者 李秀倩 焦健 +3 位作者 邱海鹏 王宇 陈明伟 谢巍杰 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期69-73,共5页

以炭毡作为纤维增强体,采用化学气相渗透工艺研制出低密度的C/C复合材料,进而以低密度炭/炭复合材料为预制体,采用聚碳硅烷和有机锆前驱体作为复相陶瓷前驱体,采用先驱体浸渍裂解工艺成功制备出ZrC/SiC多组元改性C/C复合材料试样。借助... 以炭毡作为纤维增强体,采用化学气相渗透工艺研制出低密度的C/C复合材料,进而以低密度炭/炭复合材料为预制体,采用聚碳硅烷和有机锆前驱体作为复相陶瓷前驱体,采用先驱体浸渍裂解工艺成功制备出ZrC/SiC多组元改性C/C复合材料试样。借助万能电子试验机和扫描电镜进行材料的力学性能和微观结构分析。结果表明:包含ZrC颗粒的SiC相双组元弥散分布在C/C复合材料基体中,且随着前驱体中有机锆含量的增加,力学性能出现先升后降的趋势,当有机锆前驱体质量分数为25%时,改性C/C复合材料弯曲强度和弯曲模量较优,分别为240.61MPa和17.25GPa。 展开更多

关键词 化学气相渗透 浸渍裂解 ZRC SiC多组元改性 三点弯曲强度 微观结构分析

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CVI-PIP工艺制备炭纤维增强炭/陶复合材料及其性能 被引量：7

7

作者 邱海鹏 陈明伟 +2 位作者 李秀倩 王宇 谢巍杰 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期467-472,共6页

结合化学气相渗透(CVI)和聚合物先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备出炭纤维增强碳基(C/C)、炭纤维增强碳-碳化硅基(C/C-Si C)和炭纤维增强碳-硅-锆-氧(C/C-Si-Zr-O)复合材料,并对其微观形貌、物相结构、力学性能和导热性能进行测试和表征。... 结合化学气相渗透(CVI)和聚合物先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备出炭纤维增强碳基(C/C)、炭纤维增强碳-碳化硅基(C/C-Si C)和炭纤维增强碳-硅-锆-氧(C/C-Si-Zr-O)复合材料,并对其微观形貌、物相结构、力学性能和导热性能进行测试和表征。结果表明,C/C-Si-Zr-O复合材料在外部载荷作用下,纤维脱黏和纤维拔出等应力释放效应显著,弯曲强度优于C/C和C/C-Si C复合材料;此外,C/C复合材料基体热解炭的导热系数较高,复合材料孔隙率小,结构缺陷较少,声子的平均自由程较长,因此具有较高的导热系数(水平方向69.09 W/(m·K),垂直方向25.28 W/(m·K))。 展开更多

关键词 复合材料 导热系数 应力释放

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陶瓷基复合材料环境障涂层研究进展 被引量：7

8

作者 王岭 焦健 焦春荣 《航空制造技术》 北大核心 2014年第6期50-53,共4页

在发动机工作环境下,高温、腐蚀介质、燃气冲刷以及复杂应力环境等多因素交互作用,SiC陶瓷基复合材料表面稳定性急剧恶化,成为制约其应用于航空发动机热端部件的主要因素之一。环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC)可以有效... 在发动机工作环境下,高温、腐蚀介质、燃气冲刷以及复杂应力环境等多因素交互作用,SiC陶瓷基复合材料表面稳定性急剧恶化,成为制约其应用于航空发动机热端部件的主要因素之一。环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC)可以有效解决这一难题,成为SiC陶瓷基复合材料应用于高推重比航空发动机热端部件的关键技术。 展开更多

关键词 SiC陶瓷基复合材料 复杂应力环境 涂层 航空发动机 热端部件 发动机工作 表面稳定性 腐蚀介质

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国外复合材料纤维自动铺放编程软件的功能特点及分析 被引量：6

9

作者 池召艳 周晓芹 《航空制造技术》 北大核心 2014年第12期64-67,共4页

随着复合材料在现代航空飞行器制造上的广泛应用,用于复杂曲面复合材料构件铺放制造的复合材料自动铺丝机(AFP)已成为现代大型飞机制造的关键设备,而AFP控制系统通常需要通过复杂的指令实现纤维铺放运动的控制,这些指令通常需要采用专... 随着复合材料在现代航空飞行器制造上的广泛应用,用于复杂曲面复合材料构件铺放制造的复合材料自动铺丝机(AFP)已成为现代大型飞机制造的关键设备,而AFP控制系统通常需要通过复杂的指令实现纤维铺放运动的控制,这些指令通常需要采用专用的编程软件来生成,以实现复杂的工艺铺放过程。目前国际上成熟应用的商用编程软件系统虽然复杂多样但也具有明显的共通性,通过对其分析介绍可以为我国今后自主研发相关自动铺放编程软件系统提供有益借鉴。 展开更多

关键词 复合材料 复合材料自动铺丝机 编程软件 模拟分析

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Ba_(0.75)Sr_(0.25)Al_2Si_2O_8粉体的制备及其抗氧化性能初步评价 被引量：5

10

作者 焦春荣 王岭 +1 位作者 陈大明 焦健 《航空制造技术》 北大核心 2014年第6期119-121,128,共4页

采用凝胶固相反应法制备SiC陶瓷基复合材料EBC涂层用Ba0.75Sr0.25Al2Si2O8粉体,并以SiC陶瓷片为基体材料初步评价了BSAS涂层的抗氧化能力。通过DSC/TG确定了凝胶前驱体的热分解情况;利用XRD、SEM、粒度和热膨胀系数的测定对合成粉体进... 采用凝胶固相反应法制备SiC陶瓷基复合材料EBC涂层用Ba0.75Sr0.25Al2Si2O8粉体,并以SiC陶瓷片为基体材料初步评价了BSAS涂层的抗氧化能力。通过DSC/TG确定了凝胶前驱体的热分解情况;利用XRD、SEM、粒度和热膨胀系数的测定对合成粉体进行了表征;对该粉体的抗氧化性能进行了初步评价。结果表明,1200℃下成功制备颗粒中位径3.9μm、分散均匀的BSAS粉体;粉体室温至1200℃的热膨胀系数为5.02×10-6 K-1,与SiC陶瓷有很好的热胀匹配;该涂层可在1300℃、大气环境下保持均匀无开裂,与基体结合紧密,可以基本满足现阶段国内航空用SiC陶瓷基复合材料抗氧化的要求。 展开更多

关键词 凝胶固相反应法 BSAS 环境障涂层 抗氧化性能

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石墨基体表面原位生成的TiB_2-C涂层结构研究（英文） 被引量：2

11

作者 杨金华 郭全贵 +2 位作者 刘占军 邱海鹏 焦健 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期474-480,共7页

通过将二硼化钛置于石墨基体表面并加热至共熔温度以上,在石墨基体表面原位生成了TiB_2-C涂层。所形成的涂层表面为石墨,内部为TiB_2-C合金。由于二硼化钛与石墨间热膨胀系数的不同,致使涂层表面的石墨有许多褶皱;内部的TiB_2-C合金为... 通过将二硼化钛置于石墨基体表面并加热至共熔温度以上,在石墨基体表面原位生成了TiB_2-C涂层。所形成的涂层表面为石墨,内部为TiB_2-C合金。由于二硼化钛与石墨间热膨胀系数的不同,致使涂层表面的石墨有许多褶皱;内部的TiB_2-C合金为三维贯穿结构,其中的石墨组分d_(002)值为0.335 6 nm,接近于单晶石墨的0.335 4 nm,拉曼光谱及XPS结果表明石墨晶格中有B原子的掺杂。热震试验表明此种原位生成的涂层与基体具有良好的结合力,该方法有望成为碳材料表面制备热防护涂层的新途径。 展开更多

关键词 热防护涂层 共熔 二硼化钛 石墨 热膨胀系数

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放电等离子烧结TiBCN粉体材料的研究 被引量：1

12

作者 杨金华 王岭 +1 位作者 孟繁有 胡建东 《现代技术陶瓷》 CAS 2015年第6期16-20,36,共6页

采用放电等离子烧结在1700℃,1800℃及1900℃制备TiBCN陶瓷,并用扫描电镜、X射线衍射仪、万能材料试验机、热重分析仪及激光导热仪等分析了材料的微观结构、组分、力学、抗氧化及热性能。结果表明,在1800℃热压时,材料的压缩强度最高,达... 采用放电等离子烧结在1700℃,1800℃及1900℃制备TiBCN陶瓷,并用扫描电镜、X射线衍射仪、万能材料试验机、热重分析仪及激光导热仪等分析了材料的微观结构、组分、力学、抗氧化及热性能。结果表明,在1800℃热压时,材料的压缩强度最高,达到951±206 MPa。烧结后样品的氧化测试表明材料具有良好的抗氧化性能,在1200℃以内该材料的质量变化率均小于2.2%。TiBCN的结构和性能与TiC、TiB_2及TiN有一定的相似性,具有重要的研究价值和潜在的应用前景。 展开更多

关键词 TiBCN 放电等离子烧结 高温陶瓷 先进陶瓷

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多孔氧化铝陶瓷晶粒异向生长机理研究

13

作者 李宝伟 王岭 +1 位作者 陈大明 任瑞铭 《航空制造技术》 北大核心 2014年第6期129-131,共3页

采用直接发泡法制备多孔氧化铝陶瓷,研究了在1550℃烧结温度下Mg(NO3)2及TiO2对氧化铝陶瓷晶粒生长的影响机理,提出两个氧化铝陶瓷晶粒异向生长模型。结果表明:Mg(NO3)2对氧化铝晶体生长有抑制作用,而TiO2对氧化铝晶体生长有促进作用,... 采用直接发泡法制备多孔氧化铝陶瓷,研究了在1550℃烧结温度下Mg(NO3)2及TiO2对氧化铝陶瓷晶粒生长的影响机理,提出两个氧化铝陶瓷晶粒异向生长模型。结果表明:Mg(NO3)2对氧化铝晶体生长有抑制作用,而TiO2对氧化铝晶体生长有促进作用,同时采用Mg(NO3)和颗粒状TiO2作为烧结助剂能够促使氧化铝晶粒异向生长;并且在氩气气氛中1550℃烧结时,多孔氧化铝陶瓷晶粒各向异性生长更为显著。 展开更多

关键词 多孔氧化铝 晶粒异向生长 直接发泡法

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基于聚碳硅烷裂解度场的PIP工艺控制方案

14

作者 王宇 焦健 邱海鹏 《航空制造技术》 北大核心 2014年第6期72-74,共3页

以聚碳硅烷为前驱体采用PIP工艺制造陶瓷基复合材料构件,在裂解炉升温过程中,由于炉内温度场空间分布上存在的差异,以及炉内不同区域的实际升温过程相对于控温程序的滞后性,导致了裂解场分布不均匀。以聚碳硅烷热裂解动力学为基础,通过... 以聚碳硅烷为前驱体采用PIP工艺制造陶瓷基复合材料构件,在裂解炉升温过程中,由于炉内温度场空间分布上存在的差异,以及炉内不同区域的实际升温过程相对于控温程序的滞后性,导致了裂解场分布不均匀。以聚碳硅烷热裂解动力学为基础,通过温度场与裂解度场的对应关系,阐述裂解度场的计算过程,并提出应用裂解度场的PIP工艺质量一致性控制方案。 展开更多

关键词 聚碳硅烷 热解动力学 裂解度场

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