等离子体喷涂ZrB2基复合涂层结构与性能

超高温陶瓷因其熔点高、热导率高和化学稳定性良好等特点而备受关注.ZrB_2是超高温陶瓷的典型代表.等离子体喷涂技术是制备超高温陶瓷涂层的有效方法.叙述了等离子体喷涂技术制备的ZrB_2基超高温复合涂层的近期研究成果,并简要展望了进一步改性该种涂层的方法.     

等离子喷涂ZrB_2-SiC陶瓷涂层的热腐蚀行为

采用等离子喷涂方法在310S基体上制备ZrB_2-SiC陶瓷涂层.通过X射线衍射、带能谱的扫描电镜等分析手段,研究了ZrB_2-SiC陶瓷涂层在700、900℃下表面涂覆50%Na_2SO_4+50%NaCl(质量分数)盐膜的热腐蚀行为.结果表明ZrB_2-SiC陶瓷涂层在700℃热腐蚀时,表现出良好的抗热腐蚀性能,涂层损伤以氧化腐蚀为主;900℃热腐蚀过程中,熔盐进入ZrB_2-SiC陶瓷涂层内部发生反应生成NiCr_2O_4腐蚀产物,引起涂层内部体积变化,致使涂层开裂、脱落.     

张立同:十年磨一剑

“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”项目由西北工业大学张立同院士等主持完成。成果整体技术跻身国际先进行列,材料综合性能达到国际领先水平,从而打破了国际高技术封锁,走出自主创新、跨越式发展国际前沿性材料的道路,对国防科技工业和国民经济发展都将发挥重大作用,潜在市场每年约10亿元。此项目研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是国际上公认的反映一个国家先进航空航天器制造能力的新型热结构材料,可以满足航空航天器向高速度、高精度、高搭载和长寿命发展的需求。我国是继法国和美国之后第三个掌握此技术的国家。在10…     

SiC_W—ZTA陶瓷基复合材料增韧、增强机理的分析

采用国产SiC晶须(SiC_W)制备SiC_W-ZTA陶瓷基复合材料,研究了SiC晶须含量对复合材料的抗弯强度及断裂韧性的影响;并分析了晶须增韧和ZrO_2相变增韧两种机制协同作用的条件。     

氧化铝纤维增强铝硅基复合材料活塞烧蚀性能

为了研究氧化铝纤维增强铝硅基复合材料活塞的烧蚀性能,对氧化铝纤维及复合材料进行了性能测试及分析.利用所建的烧蚀试验装置测试了复合材料试件的烧蚀性能,并对复合材料的烧蚀机理及烧蚀模型进行了探讨.最后通过建立活塞的有限元模型,分别对铝硅合金活塞和复合材料活塞进行了烧蚀预测计算和对比研究.结果表明:氧化铝纤维增强铝硅基复合材料具有致密的网络结构和较大的高温强度,在高温高速气流的冲击下,仍能使材料整体保持很好的结构,材料的线烧蚀量和质量烧蚀量较小;复合材料的烧蚀机制是熔化烧蚀和气流剥蚀的共同作用;所建烧蚀模型及有限元计算方法可以很好地对活塞的烧蚀进行预测,在相同工况下,氧化铝纤维增强铝硅基复合材料活塞的烧蚀量与铝硅合金材料相比非常小,是活塞理想的材料.     

国内期刊亮点

正Nb/Nb5Si3微叠层复合材料制备工艺实现突破金属间化合物Nb5Si3抗氧化性能和导电性能优良,是未来航空航天领域最具潜力的新型超高温结构材料,但是室温脆性和可加工性差阻碍了其工程应用。采用热物理性能匹配、化学兼容性好的Nb作为增韧相制备的Nb/Nb5Si3双相复合材料则具有良好的室温韧性和冷热加工性能,同时还能保留Nb5Si3     

耐烧蚀硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化性能与力学性能

针对目前广泛应用的耐烧蚀硅基纤维布增强的复合材料存在的问题,比较了三种不同的硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化后的失重率、力学性能和宏观/微观形貌的变化.发现高温氧化后,混编复合材料失重率的变化明显大于单编复合材料失重率的变化;高温氧化后材料的弹性模量随温度升高而减小.在三种硅基纤维布增强的复合耐蚀材料中,单编硅基纤维布增强的复合材料具有更好的抗高温氧化性能.     

碳纤维增强碳化硅复合材料的力学性能与界面

以A1N和Y2O3为烧结助剂,采用先驱体转化-热压烧结的方法制备了Cf／SiC复合材料．研究了烧结温度对复合材料界面和力学性能的影响及烧结助剂对显微结构的影响．结果表明由于烧结时晶界液相和SiC-A1N固溶体的形成,当烧结温度为1750℃时,复合材料具有较高的致密度和较好的力学性能;当烧结温度升为1800℃时,在复合材料密度增大的同时,其力学性能也大幅度提高,此时复合材料抗弯强度与断裂韧性分别高达691.6MPa和20.7MPa·m1/2,复合材料呈现韧性断裂;进一步提高烧结温度至1850℃时,虽然复合材料的密度有所增加,但由于纤维,基体界面结合过强以及纤维本身性能退化加剧,复合材料呈现典型的脆性断裂,其力学性能急剧降低;纤维／基体的界面是导致纤维增强陶瓷基复合材料性能的关键因素,其中,纤维的脱粘与拔出是主要的增韧因素．     

可陶瓷化酚醛树脂基复合材料烧蚀隔热性能研究

为了提高酚醛树脂基复合材料的烧蚀隔热性能,本研究采用陕西太航高残碳热固性硼酚醛树脂(THC)系列为基体,芳碳混编布为增强相,通过添加不同比例的锆系功能性填料(陶瓷化助剂)以制备可陶瓷化酚醛树脂基复合材料.通过对改性树脂进行热失重、残碳率、导热系数和线烧蚀率的性能测试分析并辅以扫描电子显微镜(SEM)表征.研究结果表明,加入填料,在500℃以下对材料的残碳率影响不大,500℃以上能显著提高复合材料的烧蚀隔热性能,且随着填料占比的增加,影响越明显.由于填料添加量9%后会存在溶解困难,因此适用于工业生产制造的优选添加量为7%.     

硅酸铝纤维陶瓷基复合材料的性能研究

研究了硅酸铝纤维加入量对陶瓷基复合材料强度和抗热震稳定性的影响。利用ｘ－ｒａｙｓ、电镜等实验手段对纤维的补强增韧机理和断裂机理作了理论探讨。     

微晶粒Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的制备与性能

以TiO2-MgO为烧结助剂、聚丙烯酰胺为分散剂,制备3种增韧A l2O3体系:纳米t-ZrO2颗粒、ZrO2纤维、纳米t-ZrO2颗粒-ZrO2纤维。经测试体系物理与力学性能、XRD和SEM分析,探讨烧结温度、纳米t-ZrO2颗粒、ZrO2纤维、烧结助剂加入量对相对密度、抗折强度、断裂韧性及微观结构的影响。结果表明:烧结温度对材料物理与力学性能的影响很大,ZrO2纤维没有明显增韧效果,体系的增韧主要依靠纳米t-ZrO2颗粒,纳米t-ZrO2颗粒在基体中同时存在晶间和晶内分布,加入质量分数5%的纳米t-ZrO2颗粒使微观结构更加致密和晶粒细化。烧结温度为1 600℃,纳米t-ZrO2颗粒质量分数为5%,烧结助剂m(TiO2)∶m(MgO)为1∶0.4时,复相陶瓷体系综合性能最佳,其相对密度和抗折强度分别是98.7%、274.82MPa、断裂韧性达到7.32 MPa.m1/2。     

短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备与机械性能

研究了单向短切碳纤维增强锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃陶瓷基复合材料的制备工艺及其对复合材料机械性能的影响．结果表明：短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃陶瓷基复合材料的性能与热压温度、热压保温时间、热压压力有关；随纤维体积含量的不同，复合材料性能存在不同的最佳热压工艺；最佳热压工艺受玻璃陶瓷基体中液相的高温粘性流动行为的影响     

纤维增强铝基复合材料的研究现状

纤维增强铝基复合材料具备的优良综合性能,越来越受到人们的重视。本文综述了纤维增强铝基复合材料的研究进展,概述了纤维增强体的性能特点和制备方法,介绍了纤维增强铝基复合材料的主要制备方法,并对几种典型的纤维增强铝基复合材料的性能、制造工艺和应用现状进行了论述。     

短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备及与机械性能

研究了单向短切碳纤维增强锂铝硅酸盐玻璃陶瓷基复合材料的制备工艺及对复合机械性能的影响，结果表明：短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃陶瓷基复合材料的性能与热压温度、热压保温时间，热压压力有关，随纤维体积含量的不同，复合材料性能存在不同的最佳热压工艺，最佳热压工艺受玻璃陶瓷基体中液相的高温粘性波动行为的影响。     

聚酰亚胺纤维纸基复合材料的制备及性能

以聚酰亚胺短纤和沉析纤维为原料,通过湿法抄造结合热压和树脂浸渍的方法制备聚酰亚胺纤维/环氧树脂纸基复合材料,研究了热压温度、热压压力以及环氧树脂浸渍量对聚酰亚胺纸基复合材料性能的影响.结果表明,热压处理增加了聚酰亚胺纤维间的接触面积,使聚酰亚胺纤维纸的力学性能和电学性能增强;采用环氧树脂浸渍处理,可以进一步增加聚酰亚胺纸基复合材料的力学性能(抗张指数提高了1.25倍)和电学性能(耐压强度提高了17%);当热压温度为210℃、热压压力为120 N/mm、浸渍量为20%时,所制备的聚酰亚胺纸基复合材料具有较好的力学性能和电学性能,其抗张指数为57.5 N·m/g,撕裂指数为6.86 m N·m2/g,耐压强度为12.3 k V/mm,在航空航天、绝缘阻隔、环境保护等领域具有潜在的应用前景.     

C/C-SiC复合材料的制备及其烧蚀性能

采用料浆喷涂法将SiC粉添加到针刺碳毡中,利用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)与前驱体浸渍裂解(precursor infiltration pyrolysis,PIP)复合工艺制备C/CSiC复合材料.借助X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)与扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察材料的微观结构,利用H_2-O_2焰烧蚀实验测试材料的抗烧蚀性能,分析其烧蚀行为.结果表明:烧蚀500 s后,SiC含量为9%的C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能显著优于C/C复合材料,其线烧蚀率降低了63%,质量烧蚀率降低了76%.烧蚀中心区,烧蚀最严重,且材料的烧蚀主要是升华和机械剥蚀,并伴有氧化.烧蚀过渡区,熔融SiO_2能够弥合材料的裂纹、孔隙等缺陷,阻挡氧化性气氛进入材料内部,使材料表现出优异的抗烧蚀性能.材料的烧蚀主要是热氧化和H_2-O_2流的剪切剥蚀.在烧蚀边缘区,烧蚀轻微,热氧化起主要作用.     

NiAl基复合材料的研究进展

为了提高NiAl合金强度，改善NiAl合金塑性，在制备NiAl复合材料时，用不同的制备方法在NiAl合金中加入增强剂，如陶瓷或金属颗粒、晶须、短纤维和长纤维等制成复合材料，以不同的增强剂为基础总结了NiAl基复合材料研究在制备、结构、性能及机理等方面的最新进展。     

高温燃气与喷管抗氧化涂层典型材料热化学反应信息计算

通过混合反应容器模型计算了高温燃气与喷管抗氧化涂层典型材料的热化学反应信息.结果表明,混合容器内部的燃气流组分高温下呈稳定状态,喷管抗氧化涂层材料与燃气流组分反应性计算发现了在2 500 K、7 MPa下HfC、ZrB_2易被燃气流组分中的氧化性组元所氧化,两者稳定性较弱,但所生成的氧化物HfO_2、ZrO_2具有优秀的稳定性和抗氧化性.在喷管表面涂覆涂层时,应选用具有较佳稳定性和抗氧化性的涂层或涂层体系,以达到提高喷管抗氧化烧蚀性能的目的.     

C_f/Al复合材料的制备与界面修饰的研究进展

综述了短切碳纤维与连续碳纤维增强铝基复合材料的制备工艺,分别总结了不同纤维增强铝基复合材料的制备工艺及性能,并对纤维表面Ni镀层修饰工艺及发展现状进行了概括,文末对Cf/Al材料界面修饰的不足之处进行了说明。     

聚乙烯醇纤维砂浆的制备与基本力学性能试验

近年来聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料(PVA-ECC)引起了国内外学者的广泛关注,但工程应用较少.因为目前尚没有纤维砂浆材料力学性能的试验规程,本文基于厦门本地原材料进行聚乙烯醇纤维(PVA)砂浆的制备试验,并参考相关试验规程对PVA纤维砂浆的抗压性能和抗折性能进行试验,研究砂胶比、PVA掺量变化等对其基本力学性能的影响.试验结果表明,利用室内小型砂浆搅拌机制备PVA纤维砂浆是可行的,宜采用适当的投料方式、控制PVA掺量、减小砂胶比等;随着PVA纤维掺入量的增加,砂浆的抗压强度变化不大,但抗折强度和抗弯极限承载力增幅显著,压折比降低;与素砂浆相比,PVA纤维砂浆受压或者受弯时裂缝发展缓慢,裂缝宽度也较小,表现出一定的延性性质.