关键词： 陶瓷基复合材料   超声辅助磨削   磨削力   力建模  

摘要： 超声辅助磨削技术在加工陶瓷基复合材料时具有磨削力小和加工质量高、精度高、效率高等优势。磨削力是影响材料去除量、加工精度和加工质量的关键要素,准确预测磨削力对优化超声辅助磨削陶瓷基复合材料加工工艺具有重要意义。综述了超声辅助磨削加工陶瓷基复合材料的磨削力预测模型发展现状,详细介绍经验建模法、解析建模法以及有限元分析建模法三种典型磨削力建模方法并分析其优缺点,最后对磨削力的影响因素及未来研究作了讨论、总结和展望。

关键词： 陶瓷基复合材料   金属   异种材料   焊接技术  

摘要： 陶瓷基复合材料因具有良好的抗高温性能,被广泛应用于航空航天、核能等工业领域。随着工程应用中对结构件性能要求越来越高,陶瓷基复合材料与金属材料之间的焊接技术成为陶瓷基复合材料领域的研究热点。本文综述了陶瓷基复合材料与金属之间的焊接技术的研究现状,包括钎焊、扩散焊、自蔓延高温合成焊和熔化焊,可以为陶瓷基复合材料与金属之间的焊接技术研究提供参考。

关键词： 陶瓷基复合材料   螺栓   销钉   连接  

摘要： 连续纤维强韧化陶瓷基复合材料(CMCs)是航空航天等领域关键热结构材料,机械连接作为最可靠的连接方式之一,是实现大尺寸复杂CMCs构件连接的重要手段。目前,CMCs连接件的研究正在快速发展,但鲜见有关CMCs连接件的全面综述性文献。本文围绕近年来在CMCs连接件领域的研究工作,归纳了CMCs紧固件的制备及力学性能表征方法,系统梳理和讨论了CMCs紧固件的损伤失效机制,从材料性能和外部环境角度出发,重点阐述了CMCs紧固件力学性能的影响因素和规律,并介绍了CMCs机械连接件相关研究工作,最后对CMCs连接件在损伤规律、失效机制、有限元仿真以及连接可靠性等方面进行了展望。

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  

摘要： 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。

关键词： 陶瓷基复合材料   太赫兹波谱   缺陷检测   零相位滤波   融合成像  

摘要： 陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composites,CMC)具有密度低和耐高温等一系列优点,广泛应用于飞机机翼前缘与先进燃气涡轮发动机等部件。由于在其生产过程中存在着制作工艺多样和制作步骤繁复等因素影响,材料内部不可避免地会存留缺陷,这对材料质量稳定性以及可靠性都造成了不可忽视的影响。针对其内部缺陷检测的迫切需求,基于太赫兹时域光谱(Terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)技术具有信息量丰富、时间分辨率高的优势,提出一种用于CMC内部缺陷无损检测的太赫兹检测方法。首先,采用反射式THz-TDS系统,对预制的CMC试样进行了非接触式无损检测,获得样品逐点扫描检测信号。然后,针对其高频信号在高阶滤波后常出现的明显相位延迟现象,提出一种零相位滤波方法,消除相位延迟并精确提取出峰值、相位与渡越时间等信息。在此基础上,采用多特征加权融合成像方法绘制材料缺陷的二维表面成像结果,并重构与其对应的缺陷三维形貌图,直观展示出了缺陷形貌位置信息,最终实现了CMC试样的缺陷定位与尺寸定量评估。

关键词： 陶瓷纤维   高性能陶瓷   陶瓷先驱体   陶瓷基复合材料   先驱体转化法   重点实验室   新型分析   实验室简介  

摘要： 一、实验室简介新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室围绕重大需求开展陶瓷先驱体设计、合成与转化研究,发展以先驱体转化法为核心的陶瓷纤维及陶瓷基复合材料制备技术体系,在对材料组成、微观结构进行设计和调控的同时,加强对性能和服役行为的分析表征,探索新型分析测试与评估方法,为高新装备发展提供高性能陶瓷纤维与先进复合材料领域的技术支持以及关键原材料和典型构件保障。

关键词： 陶瓷基复合材料   铣削   多能场辅助加工   加工质量   低损伤  

摘要： 陶瓷基复合材料具有高硬度、高强度、各向异性和非均质性的特点,导致其在加工过程中刀具磨损严重,加工质量差,加工效率低。对经过激光烧蚀处理的试样进行铣削加工,证明了铣削粉末状烧蚀产物时几乎不产生力和热量。利用有限元仿真并进行单向超声振动辅助铣削,发现超声振动辅助铣削工艺可以在不降低加工效率的前提下实现陶瓷基复合材料低损伤切削加工。提出了激光烧蚀与超声振动辅助铣削的组合加工工艺。基于加工质量、加工效率、刀具成本等多维指标对铣削加工策略进行综合评价。激光烧蚀+超声振动辅助铣削策略可以获得质量更好的已加工表面,同时加工时间少,刀具成本低,综合来看是可以实现陶瓷基复合材料高效低损伤铣削加工的工艺方案。

关键词： 陶瓷基复合材料   紧固件   连接   制备   力学性能   氧化  

摘要： 连续纤维增韧碳化硅复合材料(CMC-SiC)热结构部件已广泛应用于航天、航空、航发领域,该部件通常采用组合装配集成制造技术研制,发展新型高性能CMC-SiC紧固件制备技术是推动部件制造技术的关键之一。本文从组装集成制造技术需求特点出发,阐述了CMC-SiC紧固件的类别、制备技术和微结构特点,分析了CMC-SiC复合材料对CMC-SiC紧固件力学性能的制约关系,总结了CMC-SiC机械连接剪切行为、钉载分配和拉伸行为的研究现状,揭示了CMC-SiC紧固件静态力学性能及其失效机制。进一步分析了CMCSiC紧固件振动松弛机制及其防松措施,探讨了氧化损伤对CMC-SiC紧固件性能的影响。据此,从预制体结构设计、制备工艺和紧固件结构角度,提出了CMC-SiC紧固件性能优化途径,最后展望了CMC紧固件制备技术及其连接性能的发展。

关键词： 热管理   高导热   碳化硅   复合材料   综述  

摘要： 碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性,广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域,成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相,如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力;优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻;热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体;设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法,提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外,本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向,即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,优化探索高效、低成本的制备工艺;深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。

关键词： 陶瓷基复合材料   界面涂层   SiC   谢菲尔德大学   降低成本  

摘要： CICSiC项目成功开发了基于SiC的CMC的均匀、连续涂层相关的设备和加工技术,以降低成本并提高新设计和应用的性能和可靠性。谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)与Archer Technicoat Limited(ATL)、TISICS Metal Composites以及Cygnet Texkimp合作开展了“碳化硅(SiC)复合材料的连续界面涂层”(简称CICSiC)的项目。