SiC晶须增强SiC_(f)/SiC复合材料的力学性能

以连续SiC纤维为增强体,采用前驱体浸渍裂解工艺,在复合材料基体中引入SiC晶须制备出多级增强的SiC_(f)/SiC-SiC_(w)复合材料,并采用化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层,研究了SiC晶须及其表面BN界面层对复合材料的性能影响。结果表明:在复合材料中引入SiC晶须后,由于晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等作用增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使SiC_(f)/SiC复合材料的压缩强度有明显提高,当引入体积分数为20%的SiC晶须时,复合材料压缩强度提高了22.6%,可达673.9 MPa。通过化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别为414.0,800.3 MPa和22.2 MPa·m^(1/2),较SiC晶须表面无界面层时分别提高了13.9%,8.8%和19.0%。

浆料浸渍工艺制备高性能Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料

文摘为了利于大型构件的制备,采用浆料浸渍工艺,以Nextel 720连续氧化铝纤维增韧,通过一次烧结过程制备了Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料。测试了复合材料的物理及力学性能,并采用光学显微镜、SEM对试样的微观形貌进行了表征。结果表明:复合材料的体积密度为2.64 g/cm^(3),显气孔率为26%,材料基体呈现典型的多孔结构特征;室温及1 200℃,复合材料厚度方向的热导率分别为3.49及2.04 W/(m·K);200~1 200℃,复合材料面内方向的热膨胀系数为(4.7~7.1)×10^(-6)/K;复合材料室温、1 100及1 200℃拉伸强度分别为202.4、222.4及228.4 MPa,试样断面纤维拔出明显;室温弯曲强度为200.5 MPa,试样发生韧性断裂;层剪强度为21.0 MPa。制备的材料主要性能与美国ATK-COI陶瓷公司的同类型材料相当,部分力学性能更优异。

界面对SiC_(f)/BN/SiC复合材料纤维顶出过程影响的有限元模拟

采用双线性traction-separation模型描述氮化硼(BN)界面层分离特性,根据文献提供的试验过程,基于内聚力单元建立了SiC_(f)/BN/SiC复合材料单纤维顶出的轴对称有限元分析模型,对不同界面层临界断裂能、极限强度和厚度情况下的纤维顶出过程进行了模拟。结果表明,模拟得到的纤维最大顶出载荷与试验数据相差1.74%,表明该模型的有效性;纤维最大顶出载荷随临界断裂能、界面层厚度的增大而增大,而极限强度对其影响不大;顶出过程的载荷位移曲线是否会出现平直段,取决于界面层断裂形变的大小。

熔融渗硅对石墨氧化行为的影响

分别在500℃、700℃、900℃及1 100℃空气条件下,对石墨及渗硅石墨进行氧化实验,以分析熔融渗硅对等静压石墨氧化行为的影响。采用扫描电镜(SEM)分析了样品表面及内部形貌,通过压汞法表征了样品的孔隙结构,并对材料的力学性能进行了测试分析。结果表明:500℃条件下,石墨和渗硅石墨均未发生明显的氧化失重现象;温度为700℃时,石墨的氧化失重率随时间延长明显增加,而该温度下渗硅石墨的氧化失重率变化较小。而且,渗硅石墨在700℃时仍能保持较好的强度,而此温度下,石墨随氧化时间的延长,强度明显降低,甚至被氧化成粉末状。因此,熔融渗硅在提高材料抗氧化性能的同时能够显著提升材料的强度。

航空发动机用陶瓷基复合材料研究进展

随着航空发动机性能的不断提高,对于先进材料的需求也日趋迫切。近年来,各大发动机厂商均加大投入力度,瞄准新一代耐高温材料——陶瓷基复合材料(CMC)。陶瓷基复合材料(CMC)由于具备低密度、耐高温、抗氧化等特性,成为航空发动机用高温材料的热点。发动机的高温部件主要包括燃烧室、高/低压涡轮及喷管等,其中高/低压涡轮部件主要包含导向器叶片、转子叶片及涡轮外环。