C/C复合材料在火箭发动机上的应用

C/C复合材料具有高强度、高刚度、低密度、耐高温、耐疲劳蠕变等综合性能, 在航空航天领域受到广泛重视, 介绍了C/C复合材料性能特点及其在火箭发动机上的应用情况.     

C/C复合材料在高超声速飞行器中的应用

以高超声速飞行器为应用背景,简要论述了其对材料的技术要求,详细介绍了C/C复合材料的特性及适用性.结合国外相关型号的使用经验,就C/C-SiC复合材料的应用前景做了简要分析.     

弹性波在B4C基复合材料中传播过程的初步探讨

根据B4C基复合材料的结构特征,建立了其结构的物理模型;利用应力波的知识,初步分析了弹性波在B4C基复合材料中的传播过程,并计算了不同时刻应力数值的大小。研究结果表明,B4C基复合材料的结构特征对弹性波的传播具有发散的作用;大量的B4C／Al界面减弱了应力波的强度,保持了B4C骨架的整体性;从而防止了B4C陶瓷的大面积碎裂,提高了B4C基复合材料的抗弹性能。     

超燃冲压发动机用复合材料技术的研究状况

通过联合技术研究中心(UTRC)和法国国营飞机发动机研制公司(SNECMA)实施的复合材料超燃冲压发动机的联合研究(JCS)计划,研究了C／C和C／SiC复合材料制造超燃冲压发动机的燃烧室的可能性,与金属制造的超燃冲压发动机比较．证明能减轻质量并提高安全系数。选用SNECMA公司生产的复合材料应用在吸气发动机燃烧室内点火／稳定的预燃室的典型非冷却壁板。这些结构件由联合小组设计,SNECMA公司生产,并于2001年6月,在联合技术研究中心(UTRC)超燃冲压发动机试验装置上,在马赫数7的飞行条件下成功地进行了试验。同时,美国空军与法国武器装备部,在联合超燃冲压发动机框架内共同进行了AC3P研究,并提供经费开发C／SiC主动冷却技术。它将作为未来的结构材料可能取代目前碳氢燃料超燃冲压发动机金属材料．在进行材料和结构研究的同时,生产了几种壁板对其进行了试验。2003年4月在空军研究实验室(AFRL)对SNECMA公司制造的密封复合材料热交换器进行了最终试验。介绍了SNECMA公司有关JCS应用技术的研究状况并预测未来的研究。     

C/C复合材料与镍基高温合金连接接头断裂机制的研究

C/C复合材料与镍基高温合金的连接构件在航空、航天和军工等领域具有很重要的应用前景,利用真空热压工艺成功实现C/C复合材料与镍基高温合金之间的有效连接,并借助SEM、EDS和材料万能试验机,对连接接头的断面及断裂过程进行研究。结果表明:连接中间层可视为特殊的复合材料,接头的断裂模式应为积聚型断裂;而影响接头断裂主要因素则是连接面内各部分材料之间的热膨胀系数的不匹配。     

在轴、外压联合作用下的 C/E复合材料网格缠绕结构的设计与分析

在复合材料网格结构临界轴、外压计算公式的基础上讨论了C/E复合材料网格缠绕结构的设计问题,并在工程中加以应用,取得了较好效果.     

C/C复合材料的ILSS与碳纤维表面状态的关系

采用液相氧化法对PAN系碳纤维进行了表面处理,研究了不同条件下,碳纤维表面状态对C/C复合材料中纤维与基体的结合程度的影响规律,并通过扫描电子显微镜观察其断口形貌,分析了影响因素与结合状态的关系。     

基体合金对B4C/Al复合材料力学及抗弹性能的影响

为研究基体合金对B4C/Al复合材料力学性能及抗弹性能的影响,选择强度、硬度和塑性各不相同的5083Al、2024Al和7075Al铝合金为基体合金,采用压力浸渗工艺制备B4C颗粒增强体积分数为55%的B4C/5083Al、B4C/2024Al和B4C/7075Al复合材料,并对其进行力学性能和抗弹性能测试。结果表明:3种B4C/Al复合材料的力学性能特征与基体铝合金相对应,B4C/7075Al复合材料的强度和硬度最高,抗侵彻能力最好,侵彻深度为15.7 mm,防护系数为4.13;B4C/5083Al复合材料的塑性最好,其靶板整体能力最好。     

钛碳比对原位合成TiC_P/钢基表面复合材料组织和性能的影响

将不同质量配比的Ti粉和C粉等经球磨并压制成预制块,黏接到EPS泡沫模型的表面上,采用真空消失模铸造法浇注高温钢液引发自蔓延高温合成(SHS)反应,制备原位合成Ti C颗粒增强钢基表面复合材料。通过X-ray、OM、SEM、EDS及硬度测试等方法,研究复合材料的显微组织和力学性能。结果表明:当钛碳质量比为3.5时,制得的复合材料合金层表面质量良好,组织致密;复合材料由复合层、过渡层和基体3部分组成,复合层组织由Ti C、(Fe,Ti)C颗粒和α-Fe基体相构成,Ti C颗粒呈圆球或近圆球形状,分布均匀;表面复合材料硬度由表及里呈下降趋势,最高硬度值,为70HRC。     

2D C/SiC复合材料烧蚀性能分析

采用氧-乙炔烧蚀试验研究了2DC/SiC复合材料的烧蚀性能,并对2DC/SiC复合材料在氧-乙炔焰流烧蚀条件下的烧蚀机理和烧蚀物理模型进行了初步探讨。结果表明,密度对材料的烧蚀性能有显著的影响,随着密度的增加,材料的线烧蚀率呈下降的趋势,当密度提高3.4%时,材料的线烧蚀率下降65%。同时,C/SiC复合材料在氧-乙炔条件下的烧蚀机制是热氧化烧蚀、热物理烧蚀和机械冲刷的综合作用。     

C/BAS复合材料的制备及性能

采用热压工艺合成了单相和复相 C/BAS复合材料。研究了 C/BAS复合材料的氧化行为。结果表明 ,单相 C/BAS复合材料比复相 C/BAS致密 ,这不仅导致单相复合材料的力学性能比复相的高 ,而且导致单相复合材料中纤维的氧化程度不如复相复合材料中的严重。C/BAS复合材料的显微结构由纤维层和非纤维层组成 ,纤维层中基体的致密程度比非纤维层中的低 ,氧化性气体对纤维的氧化是沿着纤维层宽度方向进行的。     

C/TaC/C复合材料的烧蚀性能研究

根据TaC和C／C复合材料的物理化学性能及其烧蚀环境推测C／TaC/C复合材料的烧饶机理，并对其抗侵蚀机理及剥蚀进行了讨论，在分析C／TaC/C复合材料烧蚀机理的基础上建立其烧蚀模型。在此基础上利用流体动力学和质量守恒定律等推导出C／TaC/C复合材料质量烧蚀率公式。本文的研究将有助于导弹小型化和精度的提高。     

Ti3AlC2/Al复合材料的制备及性能

采用Ti、Al和C元素粉末为反应原料,通过机械合金化(MA)和热处理法制备出高纯度三元碳化物Ti3Al C2陶瓷粉体。将Ti3Al C2作为增强相添加到金属Al中,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备出Ti3Al C2/Al复合材料,研究烧结温度对复合材料的相对密度、硬度和摩擦因数的影响。结果表明:随烧结温度的增加,复合材料的相对密度和硬度也随之增加,当烧结温度为550℃,复合材料的相对密度和硬度分别为97%和180HV;复合材料的摩擦因数随烧结温度升高而逐渐变小,当烧结温度为500℃,摩擦因数达到最低值,约为0.186 9,烧结温度继续升高,摩擦因数反而变大。     

铝基活塞耐磨圈结合质量超声C扫描技术研究

采用超声C扫描技术检测Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞耐磨圈结合质量。设计制作Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞模拟对比试样,利用该试样研究耐磨圈结合质量超声C扫描检测工艺。结果表明,超声C扫描技术可实现对Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞耐磨圈结合质量缺陷的定性、定位、定量检测。     

SiC涂层炭/炭复合材料的高温烧蚀性能

采用蒸镀法在高密度的炭/炭(C/C)复合材料表面制备SiC涂层,选用电弧驻点烧蚀试验技术考察SiC涂层后C/C复合材料的烧蚀性能,并探讨其烧蚀机理。结果表明,SiC涂层后,C/C复合材料的耐烧蚀性能有所提高,且烧蚀均匀性得到改善,SiC涂层的烧蚀起到瞬时的保护作用,适用于C/C复合材料在高温烧蚀条件下的短时间保护。     

B4C陶瓷/UHMWPE复合材料防护性能数值模拟分析

为提升复合装甲抗弹性能,用Autodyn软件建立二维模型,通过SPH算法对单一UHMWPE纤维复合材料靶板进行数值模拟,研究其侵彻机理和破坏模式,对B4C陶瓷/UHMWPE复合材料靶板的5种结构进行侵彻性能仿真预测,并验证模拟结果.结果表明:迎弹面应选刚度和硬度高的材料,当用B4C陶瓷时,B4C陶瓷与UHMWPE复合材料靶板厚度比为4:10,抗弹性能最佳.试验结果与模拟结果一致性较好.     

碳纤维增强碳复合材料

碳纤维增强碳复合材料是近年来发展起来的一种先进的无机非金属基复合材料。论文简要论述了这种新型材料的制造工艺、性能及应用。     

C/SiC复合材料主动冷却超燃冲压发动机燃烧室研究

超燃冲压发动机燃烧室（简称超燃室）使用燃料冷却复合材料部件,可减轻系统质量,降低结构复杂性,是开发工作到Ma=8的超燃冲压发动机关键技术之一。描述了AC3P计划、PTAH-SOCAR计划在开发主动冷却C／SiC复合材料结构超燃室方面所做的试验研究及有助于进行主动冷却分析的正-12烷热分解模型验证情况。     

用于当前和未来推进系统的先进陶瓷基复合材料

描述了EADS空间运输公司及MBDA法国公司开发的先进陶瓷基复合材料C/SiC制造工艺技术及在运载器推进、卫星推进、吸气式推进等方面的部件应用与试验。     

配合间隙对陶瓷基复合材料连接结构高温拉伸性能的影响

陶瓷基复合材料机械连接结构强度分析与设计对提高结构承载效率起着至关重要的作用。采用Abaqus有限元软件研究了间隙配合精度对C/SiC陶瓷基复合材料与高温合金沉头螺栓连接结构高温拉伸性能的影响,并讨论了结构失效损伤扩展机制。结果表明:750℃工况下沉头螺栓豁口深度为1.7mm,间隙为0.8%时连接结构承载能力达到最大值。研究结果将为航空航天领域陶瓷基复合材料连接结构的设计和应用提供理论指导。