Cf/SiC复合材料抗氧化涂层的制备、性能与保护机理

用化学气相沉积法(chemical vapor deposit,CVD)在碳纤维增强碳化硅复合材料(carbon fiber reinforced silicon carbide composites,Cf／SiC)表面制备了CVD—SiC粘接层、自愈合功能层和CVD—SiC耐冲蚀层组成的3层涂层体系,并进行了氧化实验。结果表明：单层CVD—SiC涂层保护试样的氧化质量损失速率比无涂层试样的明显降低,含有自愈合层的3层涂层保护试样比单层CVD—SiC保护试样的氧化质量损失速率又有明显降低。3层涂层保护的试样800～1300℃的氧化质量损失率非常小,氧化288h后仍能保持较高的弯曲强度。通过扫描电镜观察到自愈合层的玻璃态物质进入涂层裂纹中,有效地填充裂纹并阻挡氧的通过。同时,因涂层不均产生的孔洞或玻璃态物质流失后产生的涂层裂纹等缺陷会导致其自愈合功能的失效,使Cf／SiC复合材料不均匀氧化。     

后期热处理对陶瓷复合材料机械加工损伤的影响

以热压Ｍｕｌｉｔｅ／ＺｒＯ２／ＳｉＣｐ材料为对象,研究不同后期热处理制度对陶瓷复合材料机械加工损伤的影响,结果显示：适当的后期热处理有效地愈合因机械加工引进的材料表面／亚表面裂纹,提高材料的力学性能;对裂纹的愈合机理进行了探讨,认为在本文实验的条件下,主要有玻璃相愈合及氧化钝化裂纹两种方式;后期热处理同时消除或部分消除了机加工表面残余应力。     

后期热处理对陶瓷复合材料机械加损伤的影响

以热压Ｍｕｌｌｉｔｅ／ＺｒＯ２／ＳｉＣｐ材料为对象,研究不同后期热处理制度对陶瓷复合材料机械加工损伤的影响,结果显示：适当的后期热处理有效地愈合因机械加工引起的材料表面／亚表面裂纹,提高材料的力学性能,对裂纹的愈合机理进行了探讨,认为在本文实验的条件下,主要有玻璃相愈合及氧化钝化裂纺两种方式,后期热处理同时消除或部分消除了机加工表面残余应力。     

氧化物/BN可加工复相陶瓷的高温氧化行为及表面裂纹修复

研究了2种可加工复相陶瓷Al2O3／BN和Y-ZrO2／BN在不同温度下的氧化行为及其热处理损伤修复。结果表明：高温时Al2O3／BN表面氧化生成致密的硼酸铝(Al18B2O33)氧扩散障碍层,并且与基体形成强结合的梯度抗氧化涂层,阻止了氧气向材料内部的快速扩散,因而具有良好的自愈合抗氧化性。而Y-ZrO2／BN复相陶瓷由于不能形成有效的氧化屏蔽,抗氧化性较差。2种复相陶瓷在900℃热处理后,表面形成的液态B2O3膜使压痕裂纹均得到愈合,压痕强度从热处理前的162MPa(Al2O3／BN)和336MPa(Y-ZrO2／BN)分别增加到热处理后的406MPa和585MPa。但在1100℃热处理2h后,由于过度的氧化会使Y-ZrO2／BN失去裂纹愈合的效果,压痕强度迅速下降。     

基于因素分析的C/SiC复合材料氧化动力学模拟

用因素分析法对C/SiC复合材料在氧气气氛下的氧化相对质量变化曲线进行了分析,确定了在不同温度区间内影响其相对质量变化的控制因素:在温度θ<700℃时复合材料的氧化速率由碳氧反应控制,属线性机制;随温度的升高,氧气通过涂层微裂纹的扩散将控制复合材料的氧化速率,属抛物线性机制;在温度θ>1000℃时,微裂纹逐步封闭,氧气通过SiO2生成层的扩散以及涂层表面的氧化将分别成为影响复合材料氧化速率的控制因素。在此基础上,建立了描述复合材料氧化过程的动力学模型。     

环氧树脂／碳化硅晶须导热复合材料的制备研究

用共混复合-浇注成型法制备环氧树脂／碳化硅晶须（EP／SiCw）导热复合材料,研究了导热填料种类、形状、用量和表面处理对复合材料的导热性能、力学性能和热性能的影响。结果表明,SiCw较SiCp更易改善材料的导热性能,热导率随SiCw用量的增加而增大,当SiCw体积分数为42．1％时,复合材料热导率为0．9611W／（m·K）;力学性能随SiCw用量的增加先增加后降低。表面处理有利于提高复合材料的导热性能和力学性能。SiCw的加入使环氧树脂的耐热性提高、Tg降低。     

B4C／C复合材料高温氧化过程中的结构变化模型的研究

在用混合磨碎法制备Ｂ４Ｃ／Ｃ复合材料的基础上,考察了不同条件对复合材料氧化失重速率的影响,然后讨论了上述各因素对复合材料抗氧化性能的影响机制,并对复合材料结构与其自愈合功能的性进行了分析,在此基础上建立了复合材料高温氧化过程的结构变化模型。     

ZnO引发剂对铝合金直接熔融氧化生长的影响

通过热重分析实验，研究了在高温空气气氛中覆盖在Al—Zn—Si合金表面的ZnO引发剂对铝合金直接氧化生长过程的作用。实验结果表明：ZnO能显著缩短A1—Zn—Si合金熔体直接氧化所需的孕育期及Al2O3／Al复合材料的生长时间。同时发现：ZnO有助于Al2O3／Al复合材料以光滑的方式进行氧化生长，形成细化胞状晶团，提高组织结构的均匀度和材料的致密度。促进Al2O3／Al复合材料生长的ZnO覆盖最佳量为7mg／cm^2。     

SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展

连续SiC纤维增韧SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC CMCs)具有低密度、优异的高温力学性能和抗氧化性能,在航空发动机热端部件上具有广阔的应用前景,具备提高发动机推重比和使用温度、减轻无效重量、简化系统结构等显著优势.延长SiCf/SiC复合材料在航空发动机高温氧化环境下的服役寿命是当前需要解决的难题.本文从纤维、界面相、基体、表面涂层四个方面综述了SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展.采用多元多层自愈合界面相、对基体进行改性以及采用表面自愈合整体涂层都可以有效提高SiCf/SiC复合材料在高温氧化环境中的使用稳定性和寿命.     

SiCw掺杂GdPO4的相组成和断裂韧性

GdPO4 是一种极具应用潜力的热障涂层材料,但其断裂韧性有待进一步提升。本 文在 GdPO4 中掺杂 SiCw,研究了二者的高温相容性以及反应产物相组成,探究了 SiCw 掺杂量 对断裂韧性的影响。研究结果表明,掺杂有 SiCw 的 GdPO4 在高温下发生两相反应：SiCw 掺杂 量为 10 mol% 时,反应产物为 Gd9.33(SiO4)6O2和 SiO2;掺杂量为 20 mol% 时,反应产物为 SiO2、 Gd2Si2O7和 Gd9.33(SiO4)6O2;更高掺杂量 (30 mol%) 时,反应产物基本为 Gd2Si2O7。反应形成 的新相对 GdPO4 有较明显的增韧作用。当 SiCw 掺杂 10 mol% 时,复合材料的断裂韧性比纯 GdPO4提高 20% 左右,达到 1.37 MPa·m1/2 ± 0.1 MPa·m1/2。韧化机理在于新形成的第二相有助 于降低裂纹尖端扩展驱动力且产生细晶强化。此外,反应形成的 Gd9.33(SiO4)6O2 具有较低的热 导率,有利于涂层材料的隔热性能。     

复合型裂纹张开位移和裂尖附近塑性区域的有限元分析

用ＣＡＤ技术和Ｃ语言知识，对受双向载荷含Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹十字形板进行了计算机自动划分有限单元体网格并生成数据文件。采用四边形八节点等参元对含Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹十字形板进行了弹塑性有限元分析，获得了裂尖附近塑性区形状。弹塑性有限元法计算的裂纹面张开位移与试验结果相吻合。     

梯度功能材料的裂纹问题

从断裂力学的角度,阐述了有关梯度功能材料裂纹问题的基本概念。系统归纳和总结了梯度功能材料的裂纹模型,着重讨论了裂纹尖端应力场和应力强度因子及其影响因素,并对梯度功能材料裂纹的研究发展前景提出了一些建议。     

多介质复合体界面裂纹尖端场

本语言首先介绍了双介质材料及多层介质材料同裂纹尖端场的一些概念琚结果；然后采用本语言提出了的多层介质界面裂纹分析模型，用有限元方法求得了许多数值结果，并对其进行了分析和讨论。     

如何解决大规格砖坯干燥开裂问题

本文提出引起开裂的原因,并从两方面探讨解决大规格砖坯干燥开裂的可行期性方法。     

阳极炭块裂纹问题的探讨

分析阳极裂纹的形态外貌和引起阳极裂纹的应力原因归类,指出除固体材料应力变化、内部缺陷外,生块与焙烧裂纹多与半塑性态下物相转变引起的应力有关。研究并指出了一系列工艺因素对阳极裂纹的影响。     

金属软管开裂分析及预防

通过金属软管失效宏观形貌、材料的化学成分和不锈钢网丝断口产物的分析以及波纹管的水压爆破实验,总结分析金属软管开裂的原因,提出安全检验和预防措施。     

镍基合金疲劳裂纹扩展特性

主要研究了涡轮盘用ＧＨ１６９镍基高温合金，在３６０、５５０、６５０℃下的低周疲劳裂纹扩展特性；６５０℃时，保持时间对疲劳裂纹扩展速率（ｄａ／ｄＮ）的影响；并且利用扫描电镜（ＳＥＭ）对断口形貌进行了分析。     

颗粒增韧陶瓷裂纹扩展微观过程

对于第二相颗粒增韧的复相陶瓷，颗粒热膨胀系数ａｐ与基体热膨胀系数ａｍ之间的匹配关系是决定增韧效果的主要因素。当两相弹性模量相当，颗粒粒径小于应力诱导微开裂的粒径，且ａｐ〉ａｍ时，残余热应力场的存在将会使扩展的裂纹在颗粒周围基体中产生较大的裂纹偏转，由此产生明显的增韧效果；而当ａｐ〈ａｍ时，扩展的裂纹将首先达到两相的界面，此时裂纹有可能沿两相界面偏转，也有可能穿过颗粒，这取决于颗粒的表面能、粒径、形     

电视机壳开裂的原因及对策

从结构设计、模具制造、注塑工艺条件、原料 (HIPS)性能分析了电视机壳开裂失效产生的原因及防止的相应对策 ,并提出了两个防止机壳失效、提高产品抗损坏性能的实验设计法。     

CRACK GROWTH OF STRUCTURAL ADHESIVE JOINTS IN HUMID ENVIRONMENTS

The adhesive fracture energy, G_c, of aluminiumalloy and steel joints bonded with a rubber-toughened epoxy adhesive has been measured using monotonicallyloaded tests. Such tests have been conducted at different levels of relative humidity, and two surface pretreatments have been employed for the substrates prior to bonding: a simple grit-blast and degrease (GBD) pretreatment or a silane primer (GBS) pretreatment. When G_c was plotted against the crack velocity, three regions of fracture behaviour could be distinguished. At low rates of displacement the crack grew in a stable manner, visually along the interface, and relatively low crack velocities could be readily measured. This was termed “Region I”, and here the value of the adhesive fracture energy was relatively low and decreased steadily as the relative humidity was increased. On the other hand, at relatively high rates of displacement the crack grew in a stick-slip manner mainly cohesively in the adhesive layer at approximately 20 km/min. This was termed “Region III”, and here the value of G_c was relatively high and independent of the relative humidity. In this region the crack was considered to grow faster than the water molecules were able to reach the crack tip, which explains the independence of G_c upon the test environment. In between Region I and Region III a transition region was observed, which was designated “Region II”. The major effect of the GBS pretreatment, compared to which the GBD pretreatment, was to increase the value of G_c both in Regions I and III, although the presence of the silane primer had the greater effect in Region I.