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连续纤维增韧陶瓷基复合材料可持续发展战略探讨
张立同,
复合材料学报 , 2007,
Abstract: 连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CMC)是航空航天等高科技领域发展不可缺少的材料。其中,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-SiC)是研究最多、应用最成功的一种。本文作者以CMC-SiC为例,介绍了该材料的战略需求与应用领域,详细分析了国内外的应用研究现状及发展趋势,并对我国陶瓷基复合材料面临的机遇与挑战,以及发展战略进行了探讨。
预压应力对放电等离子烧结技术制备透明氧化铝陶瓷透明度的影响(英文)
王操,
硅酸盐学报 , 2010,
Abstract: 采用放电等离子烧结技术,在没有任何烧结助剂的条件下,于1350℃烧结5min制备细晶透明氧化铝陶瓷。系统研究预压应力对样品微结构和透光性能的影响。在低的预压应力(10MPa)和快速升温(100℃/min)条件下,制备高直线透过率(640nm时为56%,2000nm时为84%)的透明氧化铝陶瓷,增加预压应力导致样品的直线透过率降低。
三维针刺C/SiC刹车材料的热物理性能
范尚武,张立同,
复合材料学报 , 2011,
Abstract: 通过化学气相渗透(CVI)法结合反应熔体浸渗(RMI)法制备了三维针刺C/SiC刹车材料,系统研究了三维针刺C/SiC刹车材料的热物理性能。结果表明:C/SiC刹车材料的热膨胀系数随温度升高总体呈增大趋势,但呈规律性波动;在相同温度下,垂直于摩擦面方向的热膨胀系数远大于平行方向的。从室温至1300℃,平行和垂直于摩擦面方向的平均热膨胀系数分别为1.75×10-6K-1和4.41×10-6K-1;C/SiC刹车材料的比定压热容随温度的升高而增大,但增大速率逐渐减小。温度从100℃升到1400℃,其比定压热容从1.41J/(g·K)增大到1.92J/(g·K);C/SiC刹车材料的热扩散率随温度的升高而降低,并趋于常量。平行于摩擦面方向的热扩散率明显大于垂直于摩擦面方向的热扩散率。
3DC/SiC复合材料的热辐射性能
武文明,,王炜
复合材料学报 , 2008,
Abstract: 利用稳态量热计法和傅里叶红外光谱仪分别测定了3DC/SiC复合材料在90℃时的半球向总发射率和室温法向光谱反射率,研究了表面形貌、涂层厚度及高温氧化对3DC/SiC热辐射性能的影响。结果表明:3DC/SiC具有优异的热辐射性能,其总发射率可达0.83;随着SiC涂层厚度的增加,3DC/SiC总发射率先降低后上升;高温氧化后,3DC/SiC的热辐射性能有所提高。
三维针刺C/SiC刹车材料的摩擦磨损性能
杨尚杰,范尚武,张立同,
复合材料学报 , 2010,
Abstract: 通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了三维针刺,C/SiC刹车材料,利用MM21000型摩擦磨损试验机系统研究了C/SiC刹车材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜和扫描电子显微镜分别对摩擦表面和磨屑形貌进行了观察。结果表明:干态刹车条件下,当初始刹车速度相同时,摩擦系数随着刹车压力的升高而逐渐降低;当刹车压力相同时,摩擦系数随着初始刹车速度的增加先升高后降低。湿态摩擦性能衰减小(衰减约8%)、恢复快;静态摩擦系数高(为0.56~0.61),摩擦系数随着初始刹车温度的升高而显著降低。当刹车压力相同时,磨损率随着初始刹车速度的增加而增大;当初始刹车速度大于20m/s时,刹车压力的增大使磨损率显著增加。
疲劳氧化环境中3DSiCf/SiC复合材料损伤演变
张钧,栾新刚,,张立同
复合材料学报 , 2009,
Abstract: 研究了疲劳氧化环境中3DSiCf/SiC复合材料损伤演变,并对该环境中SiCf/SiC复合材料的失效机制进行了分析。结果表明,疲劳氧化环境中3DSiCf/SiC复合材料的损伤主要为:基体开裂;热解碳界面相脱粘、氧化及取向性排列;纤维断裂、氧化及其结构的改变。这些损伤使氧化性气体通过基体开裂形成的裂纹不断氧化复合材料内部;界面相脱粘和取向性排列使纤维更容易拔出;纤维的氧化、纤维中无定形碳的增多以及SiC晶粒的长大导致纤维强度降低。
溶液浸渍还原法制备C/SiC-Cu复合材料
童长青,,张立同,徐永东
复合材料学报 , 2006,
Abstract: 提出了用CuCl2溶液浸渍还原法制备C/SiC-Cu复合材料的新工艺。对还原工艺进行了初步探讨;用XRD、EDS、SEM研究复合材料的微观形貌及组成;用三点弯曲测定C/SiC-Cu复合材料的弯曲强度。结果表明:影响增重率的主要因素为C/SiC原料的气孔率和浸渍还原次数。Cu在复合材料中呈颗粒状或块状,它不仅渗入到纤维束间,还渗入到纤维间的微孔中。Cu的渗入对C/SiC复合材料的三点弯曲强度基本无影响。
SiC-C/SiC复合材料的高温低周应力腐蚀机理与寿命预测
栾新刚,,张立同,魏玺
复合材料学报 , 2004,
Abstract: 研究了SiC涂层连续碳纤维增韧的SiC基复合材料(SiC-C/SiC)在低频拉-拉循环应力下,干氧环境、水蒸气环境、湿氧环境以及含硫酸钠蒸气环境中,1000℃、1200℃和1300℃高温下的应力氧化与应力腐蚀情况。通过比较复合材料在相同循环应力条件下、不同温度和环境中的寿命,揭示了复合材料在高温、循环应力状态下的腐蚀机理。研究发现,在循环应力状态下,氧气是导致SiC-C/SiC复合材料寿命下降的主要因素。1000℃
ICVI法制备C/SiC复合材料构件的数值模拟
魏玺,,张立同,徐永东
复合材料学报 , 2006,
Abstract: 根据C/SiC复合材料的结构特点及等温化学气相浸渗法的工艺特点,建立了C/SiC复合材料ICVI致密化过程的数学模型,并将该模型应用于C/SiC复合材料构件制备过程的数值模拟中。利用有限单元法,对航空发动机用C/SiC复合材料小喉衬的ICVI致密化行为进行了数值计算和分析。为了验证计算结果,设计并进行了相应的对比实验,对致密化后的喉衬构件进行了密度测量和CT断层扫描无损检测。实验结果与模拟结果呈现出相同的变化规律并且两者之间偏差较小,表明本文作者所建立的模型可以很好地描述C/SiC复合材料的ICVI过程。利用该数学模型,计算了ICVI过程中喉衬构件的密度分布及其演变规律,为ICVI法制备C/SiC复合材料构件的进一步研究打下基础,对ICVI工艺的优化具有一定的指导意义。
层状Ti3SiC2陶瓷的组织结构及力学性能
李世波,,王东,张立同
复合材料学报 , 2002,
Abstract: 利用热压烧结TiH2,Si和C粉获得了致密度大于98%的层状Ti3SiC2陶瓷。利用压痕法,在不同的载荷下测定了材料的维氏硬度,发现其硬度值随载荷的增加而降低,在最大载荷30kg时,硬度值为4GPa。压痕对角线没有发现径向裂纹的出现。这归因于多重能量吸收机制——颗粒的层裂、裂纹的扩展、颗粒的变形等。利用三点弯曲法和单边切口梁法测定了材料的强度和韧性分别为270MPa和6.8MPa·m1/2。Ti3SiC2材料的断口表现出明显的层状性质,大颗粒易于发生层裂和穿晶断裂,小颗粒易被拔出。当裂纹沿平行于Ti3SiC2基面的方向扩展造成颗粒的层裂,当裂纹沿垂直于基面的方向扩展时,裂纹穿过颗粒的同时,在颗粒内部发生偏转,使裂纹的扩展路径增加。裂纹的扩展路径类似人们根据仿生结构设计的层状复合材料。裂纹在颗粒内的多次偏转、裂纹钉扎以及颗粒的层裂和拔出等是材料韧性提高的主要原因。此外,在室温下得到的荷载-位移曲线,说明Ti3SiC2材料不象其它陶瓷材料的脆性断裂,而是具有金属一样的塑性。
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