温度对结构陶瓷弯曲性能的影响

通过四点弯曲还试验方法，初步讨论了Ａｌ２Ｏ３和Ｓｉ３Ｎ４两种陶瓷材料高温下弯曲性能与温度的关系。试验发现，Ａｌ２Ｏ３材料在１０００℃以下，强度变化不明显，但随温度进一步升高，强度明显下降，Ｓｉ３Ｎ４材料在高温下具有明显的塑性变形能力。     

铝合金表面各向异性∧型条纹的疏水性

条纹表面不仅可用于物体表面的散热、疏水,还可用于各类航行体表面的减阻。在亲水性金属表面直接构造出疏水条纹表面的研究较少。采用电脑精雕工艺,在亲水性LY12铝合金表面加工了间距等于槽深、几何尺寸分别为0．15mm和0．2mm的单向平行∧型条纹。条纹与其表面不规则粗糙结构共同构成了类荷叶表面的双重微结构。采用座滴法在光学显微镜下测试了条纹表面的疏水性。实验得出,淡水在间距为0．15mm的∧型条纹表面的正／侧面表观接触角为111±2°／85±2°,相应地0．2mm∧型条纹为133±2°／77±2°;盐水在间距为0．2mm的∧型条纹表面的正／侧面表观接触角为139±2°／92±2°。解释了条纹表面液滴呈半椭球状,液滴的接触存在各向异性的现象。     

电瓷瓷套机械磨削过程中芯轴的动应力和变形分析

根据电瓷瓷套机械磨削过程中常出现的不同工况,运用力学理论建立了不同工况条件下的力学模型;推导出匀减速和突然停止转动两种工况下,芯轴受冲击条件下的动应力计算表达式;采用有限元法进一步分析了瓷套在承受不同工况载荷条件下的应力和变形,求解出梁两端作用反力、y方向的线位移、绕x轴的角位移值以及绕x轴的角位移数值解.     

基于弹性模量变化的3D-C/SiC复合材料疲劳损伤演化

三维碳纤维编织体增强碳化硅陶瓷基复合材料(简称3D-C/SiC)是一种新型的超高温结构材料,但对其疲劳损伤演化规律尚不清楚。采用应力比为0.1、频率为60 Hz的正弦波,在室温下对3D-C/SiC复合材料进行拉—拉疲劳试验,用共振法测试试样在疲劳过程中的弹性模量,并以En/E0为损伤参量,对3D-C/SiC复合材料的疲劳损伤进行表征。结果表明,En/E0随循环周次的变化可分为迅速降低、缓慢降低和陡然下降三个阶段,弹性模量的大部分衰减发生在第一阶段。不同疲劳应力下,以En/E0表征的损伤临界值约为0.72。提出以En/E0表征的疲劳损伤演化模型及疲劳寿命表达式,同时得到实验验证。     

CVI法制备的C/PyC/Si-C-N复合材料弯曲行为研究

采用CVI方法制备出了以Si-C-N陶瓷为基体、以热解碳为界面的碳纤维增强陶瓷基复合材料(C/PyC/Si-C-N).用扫描电子显微镜(SEM)分析了C/PyC/Si-C-N的断口形貌,用三点弯曲法测试了C/PyC/Si-C-N的弯曲行为.研究结果表明:在1600℃以下,C/PyC/Si-C-N的弯曲强度随温度的升高而增加,弹性模量基本保持不变并略有增加;随温度的升高,PyC界面层较厚的区域其界面结合会逐渐变强,而界面层厚度非常小或无界面层的区域其界面结合会逐渐变弱.     

航空发动机材料的现状和发展

航空发动机实际上是一种产生强大推力的高温气体发生器,它把燃油中的热能转变为机械能和电能,并使气体加热膨胀,产生强大的动力。 作为航空用途,对于发动机的重量及飞行阻力还有更高的要求,因此,常用推重比以及推力和迎风面积比来衡量发动机性能的优劣。而对于发动机材料,不仅要求具有所必须的成分和力学性能,而且要求在燃油燃气腐蚀环境中具有足够的可靠性。 新型航空发动机设计时的要求,仍然是功率大,油耗少,成本低,工艺性好等。为了满足这些要求,增大推重比以及推力迎风面积比便是至关重要的。降低成本的关键在于延长发动机的使用寿命,而降低油耗,增大推重比的途径为简化压气机,减少级数,加大负载,提高温度,最终是提高发动机的热效率。 提高发动机热效率的办法是提高空气压缩比和提高涡轮进气温度。图1a为空气压缩比和涡轮进气温度对发动机热效率的关系曲线。     

Si-O-C界面层对C/SiC-N复合材料力学性能和热膨胀性能的影响

以CVI方法制备基体、以PIP工艺制备界面层成功制备出了具有Si-O-C界面层的碳纤维增强Si-C-N陶瓷基复合材料(C/Si-O-C/Si-C-N),研究了Si-O-C界面层对C/Si-C-N复合材料力学性能和热膨胀性能的影响。结果表明:C/SiO-C/Si-C-N的抗弯强度与C/PyC/Si-C-N基本相当,Si-O-C界面层在C/Si-C-N中可起到与PyC界面层基本相同的作用;在实验温度区间内,C/Si-O-C/Si-C-N平均热膨胀系数比C/PyC/Si-C-N略有升高。     

化学气相沉积法制备的块体Si-C-N陶瓷的热行为

采用化学气相沉积法制备了块体非晶态Si-C-N陶瓷. 用TG/DSC、XRD、SEM和TEM等技术方法研究了所制备的Si-C-N陶瓷的热行为. 研究结果表明: 在热处理过程中, 非晶态Si-C-N首先发生相分离, 分离后的一种相呈颗粒状; β-SiC就是从这种颗粒状的分离相中形成. 在热处理条件下, 非晶Si-C-N的晶化温度约为1200℃; 在加热速率为20℃/min的连续加热条件下, 其晶化温度为1372.6℃. β-SiC在1200℃首先形成, β-Si₃N₄和α-SiC则在1500℃形成. 在扫描电镜观察中, 热处理后的Si-C-N中出现一种类似于层状的组织, 这种组织的晶化程度较高.     

C/Si-C-N复合材料的制备及其氧化行为研究

采用CVI方法制备出了以Si-C-N陶瓷为基体以热解炭为界面的炭纤维增强陶瓷基复合材料(C/Si-C-N)。采用热重法研究了C/Si-C-N复合材料在空气中的氧化行为,并探讨了基体制备温度对复合材料抗氧化性能的影响。研究表明:不同温度下制备的复合材料,其氧化行为完全不同。高温下制备的C/Si-C-N复合材料其氧化失重随氧化温度的升高而持续增加;低温下制备的C/Si-C-N复合材料则其氧化失重先随温度的升高而增加,随后在800~1000℃之间随温度的升高而减小,接着又随温度的升高而增加。较高的制备温度可使复合材料在900℃以下温度区间的抗氧化性能得到提高,但却使900℃以上温度区间的抗氧化性能降低。     

稳定化预热处理对C/SiCN蠕变行为的影响

研究了碳纤维增强SiCN陶瓷基复合材料(C/SiCN)在真空中的拉伸蠕变行为,通过对比预热处理和未热处理的两类C/SiCN的蠕变激活能,分析了预热处理的稳定化效果,并采用X射线衍射研究了C/SiCN的蠕变相变行为。结果表明,预热处理促进了非晶SiCN基体的结晶,能明显提升C/SiCN的蠕变激活能(Q),未热处理C/SiCN的Q=51kJ/mol,而热处理后试样的Q=72kJ/mol。恒定蠕变应力能明显促进非晶SiCN基体的结晶。