关键词： 铁铝金属间化合物   氧化锆   复合材料   微观结构   增韧机制   力学性能  

摘要： 四方氧化锆(TZP)陶瓷是陶瓷材料中室温力学性能最高的一种材料,但TZP材料除了具有陶瓷材料所固有的脆性之外,由于应力诱导相变对温度的敏感性,在高温下t-ZrO的稳定性增高,导致相变增韧失效,致使材料的强度和韧性随温度上升而急剧下降。加之在低温环境下时效导致强度和韧性下降(低温老化)、及由低导热率和高热膨胀系数引起的较差的抗热震性能等缺点大大削弱了其与金属材料的竞争优势,限制了其的规模开发和应用。目前国内外针对于TZP的弱点采取了一系列措施,如利用高模量高强度的晶须、颗粒及片晶与TZP复合。这些措施虽在一定程度上改善了TZP材料的中高温性能,但由于增韧相和基体的热膨胀系数、弹性模量的差异太大,在基体中产生较大的应力,往往导致室温力学性能的下降。 寻求一种新的复合思路和方法,进一步改善TZP的力学性能,无疑对拓宽其应用领域,增加其与金属材料的竞争力具有重要意义。 利用FeAl金属间化合物这种“半陶瓷材料”的高温强度、高温蠕变和抗氧化耐腐蚀性能优于大部分金属材料、韧性优于陶瓷材料的特性,并根据FeAl较ZrO高的韧性、与之相近的热膨胀系数、较高的热导率及金属间化合物所特有的在一定温度范围内强度随温度升高的特性,可望在增韧的同时改善ZrO的抗热震性能,依据这一思路,设计制备了新型ZrO(3Y)/FeAl复合材料。并对复合材料制备工艺、微观结构、力学性能及增韧机制进行了系统研究。本论文主要研究内容如下: 首先,根据热力学原理考察增韧相Fe-Al金属间化合物与基体ZrO的化学相容性,预测增韧相与基体可能的化学反应性,从而确定适宜的Fe-Al金属间化合物种类和适宜的工艺条件,为降低乃至抑制界面反应提供理论依据。热力学计算结果表明,当用Al原子百分比大于42%的Fe-Al金属间化合物(Fe-42～50at%Al)用作增韧相时,将与ZrO基体发生化学反应,生成AlO和ZrAl;而Al原子百分比小于42%的FeAl金属间化合物(Fe-28at%Al)则不易与基体发生化学反应。从化学相容性的角度考虑,FeAl是较为适宜的增韧相。 采用机械合金化制备纳米Fe-Al金属间化合物粉体,并借助XRD、SEM、TEM及DSC等测试手段,研究了机械合金化及低溫退火过程中的组织结构演变、FeAl粉体烧结后的块体材料的微观结构及力学性能。研究表明,Fe、Al元素粉末在机械合金化过程中形成无序α-Fe过饱和固溶体。球磨过程中晶粒细化和微观应变同时存在,且微观应变随球磨时间增大而增大。分析表明,球磨50h的Fe-28Al粉体在800℃退火过程中,

关键词： 无损检测/无损评价   C/SiC   X射线照相   X射线数字成像   X射线CT   X射线检测模拟   检测灵敏度   编织结构模型  

摘要： C／SiC复合材料是一种极具应用潜力的新型高温结构材料，采用无损检测(NDT)技术可以使C／SiC的制造和服役期质量得到更高的保证，加深对材料结构与性能的认识，指导C／SiC复合材料的设计。本文选择X射线照相、X射线实时成像和X射线CT等三种方法对C纤维预制体及C／SiC复合材料进行了检测和研究，并对C／SiC复合材料X射线检测的计算机模拟做了初步的探索，主要研究内容和结果如下： (1) 测定了C(高纯石墨)和SiC的X射线照相等效系数，在35～45KV的条件下，Al对SiC的等效系数K为1.1～1.2，Al对C的等效系数K为0.08～0.12，所以X照相射线检测C／SiC对C纤维缺陷不敏感，而对SiC基体缺陷敏感。提出采用Al像质计对C／SiC复合材料的X射线照相检测质量进行评估。 (2) X射线照相对C／SiC复合材料中SiC或C／SiC缺陷的形状和方向参数敏感，对垂直于纤维编织方向的基体线形缺陷的检测灵敏度达3.2％，平行于纤维编织方向的为5.2％，对横向凹槽缺陷的检测灵敏度可达2.7％。通过计算分析照相图像的能量谱特征，从信噪比角度对此进行了解释。 (3) 通过X射线照相检测出了C纤维预制体的编织缺陷、C／SiC中由于编织错误产生的的孔洞、纤维的编织纹路和较大范围内密度的变化等。 (4) 用X射线工业CT(BT-400)对C／SiC构件进行了断层扫描成像检测，能精确检测出C／SiC复合材料截面密度分布，虽然还不能反应C／SiC中众多微孔隙的几何细节，但已能够清楚地显示出纤维束间孔隙的形状、相对大小、位置等信息，能检测出C／SiC中编织缺陷造成的孔洞。 (5) 采用图像叠加法、覆盖法与照相图像直接生成法对C纤维编织体、C／SiC以及它们的各种缺陷和编织结构的改变等进行了X射线照相模拟，获得了其X射线照相的模拟图像。建立了二维编织与四步法三维编织结构的CAD模型，提出了将复合材料微观到宏观结构的CAD模型用于X射线检测模拟的思路，获得了叠层碳布和叠层C／SiC复合材料的X射线照相检测的模拟图像。

ISBN: (纸本)7111110188

关键词： 张立同   碳化硅   陶瓷基复合材料   陶瓷复合材料   无余量精铸   叶片变形   熔模铸造技术   纤维增韧   实验室   西北工业大学   陶瓷型壳   型壳材料   高温复合材料   熔模精密铸造   院士  

摘要： 古城西安有一位西北地区高校唯一的女院士,几十年来,她以赤诚的爱国之心和强烈的报国之志深深扎根于西北这块热土中,把自己的理想追求融化在国家的强盛之中,以一个科学家勇于探索的奉献精神在她所钟爱的材料科学领域,创造了令人瞩目的业绩。她就是西北工业大学材料科学与工程系博士生导师 西北工业大学复合材料研究中心主任,超高温复合材料实验室学术委员会主任 中国工程院院士张立同教授。

关键词： 前驱体   聚碳硅烷   二乙烯基苯   交联   陶瓷基复合材料  

摘要： 研究了聚碳硅烷交联样品的制备过程 ,着重讨论了用二乙烯基苯交联聚碳硅烷的条件。结果表明 :选择熔点为 2 0 0℃、摩尔质量为 1 5 0 0 g/mol作为熔融纺丝、生产碳化硅纤维前驱体用的聚碳硅烷、以二乙烯基苯为交联剂、氯铂酸异丙醇溶液为催化剂 ,聚碳硅烷与二乙烯基苯的质量比不能低于 1∶0 2、二乙烯基苯的用量为 2 0 %～ 40 %、交联反应温度 1 2 0℃时 ,制成的聚碳硅烷 /二乙烯基苯陶瓷前驱体交联样品性能良好。

关键词： Cf/Si3N4   陶瓷基复合材料   裂解升温速率   聚硅氮烷   力学性能   碳   氮化硅  

摘要： 以聚硅氮烷为先驱体 ,研究先驱体转化过程中不同裂解升温速率对制备 3D- B Cf/Si3N4 复合材料性能的影响。结果表明 :随着裂解升温速率的提高 ,陶瓷基复合材料的力学性能明显提高 ,以 10℃ /min裂解升温速率制得的陶瓷基复合材料的弯曲强度达 6 0 4

关键词： 制备   陶瓷基复合材料   力学性能   抗热震性能  

摘要： 成功制备出了以非晶态SiO2 为基体 ,以纳米SiC颗粒 (n -SiCp)为增强体的n -SiCp/SiO2 陶瓷基复合材料。n -SiCp 的引入并未引起基体SiO2 的晶化 ,而且对复合材料的力学性能的改善起到了重要的作用 ;同时 ,并未损害复合材料的抗热震性能。所制备的n -SiCp/SiO2 复合材料的临界抗热震温差可以达到12 0 0℃。

关键词： 陶瓷基复合材料   共振杨氏模量   电阻   纤维损伤   拉伸疲劳试验  

摘要： 在室温最大应力为 2 5 0MPa、应力比R =0 .1和频率为 6 0Hz条件下 ,对 3D -C/SiC复合材料进行了拉—拉疲劳试验。用共振法和电阻增量仪分别测试了杨氏模量及电阻的变化。结果表明 :随循环次数增加 ,杨氏模量呈显著下降、缓慢下降和突然下降的变化规律。杨氏模量的下降大部分发生在疲劳循环的前6 0 0次。缓慢降低阶段约占疲劳寿命的 94 %以上 ,此阶段杨氏模量变化率与循环次数的对数近似呈线性关系 ;电阻变化率除首次循环降低外 ,随着循环次数增加一直在增加。增加规律大致可分为缓慢增加、台阶式增加和急剧增加三个阶段。材料的电阻变化率基本反映了纤维的损伤程度和破坏形式 。

关键词： 陶瓷复合材料   航空发动机   飞机发动机   燃烧室  

摘要： 介绍了陶瓷基复合材料的性能、在航空发动机上的应用动向以及陶瓷复合材料燃烧室衬套的制造方法与性能评价结果等。

关键词： 燃料电池   燃气轮机   陶瓷基复合材料   发电装置  

摘要： 分布式发电计划涉及到新世纪小型发电机组 (一般低于 30MW)的开发研究。该计划的最终目标是在 2 0 15年提供效率高达 80 %、接近零污染物排放和廉价的发电装置。通过对该计划相关资料的分析 ,介绍了这一计划的主要内容和执行情况 ,燃料电池和高性能燃机研究开发最新动向 ,高性能陶瓷基复合材料 ,燃料处理器等关键技术。