纳米SiC晶须增强铜基纳米复合材料摩擦学性能研究

采用粉末冶金法制备了添加纳米SiC晶须（n-SiCw）的铜基纳米复合材料（SiCw／Cu）。研究了复合材料的显微组织、密度、硬度与n-SiCw含量之间的关系,通过球／盘式摩擦磨损试验机研究了SiCw／Cu复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：随n-SiCw含量增加,基体中孔隙增多,并出现n-SiCw的偏聚,复合材料的密度减小,硬度增加;当n-SiCw含量为0．3wt％时,材料的减摩、耐磨性能最好;SiCw／Cu复合材料的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损,并以疲劳磨损为主。     

聚碳硅烷先驱体制备SiC基复合材料的性能研究

本文以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,SiC晶须,SiC微粉或C纤维为增强剂,热解转化制得SiC/SiC或C/SiC复合材料,研究其制备工艺过程对材料的力学和热物理性能的影响。结果表明:PCS在1300℃下转化为β-SiC微晶并将未烧结的增强剂网络在一起形成SiC/SiC或C/SiC复合材料。该SiC基复合材料具有较好的常温和高温机械强度,优异的耐热疲劳和抗热震性能,在1300℃空气中具有良好的抗氧化性。     

C/SiC陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证

C/SiC复合材料发动机具有重量轻、工作温度高等优势,已成为下一代高性能发动机的重要发展方向,其中C/SiC复合材料燃烧室的强度与壁厚设计是发动机设计的关键技术之一。本文以薄壳理论和第四强度理论为基础,以环向拉伸强度为基础数据,推导了C/SiC复合材料燃烧室壁厚计算公式,并对某型号发动机燃烧壁厚进行了计算。未验证计算结果准确性,利用复合材料燃烧室试件的爆破试验对计算结果进行了验证,并对根据计算结果研制的C/SiC复合材料燃烧室进行了热试车考核验证。本文提出的研究计算方法与结果对其他C/SiC复合材料燃烧室的壁厚设计具有指导意义。     

3维C/SiC-ZrC复合材料的制备及其性能研究

针对超高温环境应用需求,采用化学气相渗透工艺(CVI)与先驱体浸渍-裂解工艺(PIP)联用制备了3维碳纤维增强SiC-ZrC基复合材料(C/SiC-zrC),并研究了SiC含量对C/SiC-ZrC复合材料力学性能、抗氧化性能和抗烧蚀性能的影响.结果表明,随着SiC含量的增加,C/SiC-ZrC复合材料的强度逐渐降低,静...     

T300和JC2#纤维增强C/SiC复合材料力学性能对比

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,采用聚合物浸渍裂解法(PIP)分别制备得到T300碳纤维和JC2#碳纤维增强C/SiC复合材料。JC2#C/SiC复合材料具有优异的力学性能,抗弯强度和断裂韧性分别达到662MPa和19.5MPa.m1/2;T300 C/SiC复合材料表现出低强度、高脆性,其抗弯强度和断裂韧性不足前者的四分之一。T300 C/SiC复合材料低性能的根本原因在于T300纤维在PCS裂解过程中性能严重下降,复合材料中纤维与基体间存在强界面结合是另一个影响因素。     

CVD碳与裂解碳对C/SiC微观结构和力学性能的影响

以粘胶基碳纤维毡为原料,经CVD沉积碳增密处理后,采用酚醛树脂浸渍-裂解对C/C预制体的密度进行调节,通过气相硅渗透反应工艺制备了C/SiC复合材料.利用SEM对C/C预制体和C/SiC复合材料的显微形貌进行了表征.研究了CVD碳和裂解碳对C/SiC微观形貌和力学性能的影响.结果表明:CVD碳含量较低时,碳纤维将受到气相硅的反应性侵蚀,反之则造成复合材料中残余碳含量过高、SiC基体相含量偏低,材料力学性能下降.当CVD碳的体积分数为17.5％、裂解碳的体积分数为12.0％时,得到的C/SiC力学性能最佳,其强度和模量分别为217MPa和209 GPa.     

SiC(Ti)纤维与铝的相容性及预制丝性能的研究

本文利用纤维测强法研究了镀铝SiC(Ti)纤维经不同规范热处理后的抗拉强度变化规律,探讨了SiC(Ti)纤维与铝的相容性。采用超声液相浸渗法成功地制备出SiC(Ti)/Al预制丝。预制丝强度及其萃取纤维强度试验和金相、扫描电镜观察等结果表明,该纤维在所定的工艺条件下强度降级甚小,纤维与铝之间的结合良好,所制出的预制丝强度达到ROM预测值。     

准陶瓷Cf/SiC复合材料的制备

采用热重-差热(TG-DTA)、红外(IR)等分析测试手段,研究了聚碳硅烷(PCS)的裂解及化学转化过程,从理论上验证了先驱体聚碳硅烷(PCS)600℃裂解产物的准陶瓷特性.先驱体聚碳硅烷在600℃呈现一种半有机、半无机状态,其产物具有准陶瓷的特征,在大约750℃出现无机化转变高峰,固称其为准陶瓷.以碳布、准三维编织体、三维编织体为增强体,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺在600℃制备了碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)准陶瓷基复合材料.结果表明,以三维编织体增强的准陶瓷Cf/SiC复合材料获得了较理想的结构、性能,所制备3D-Cf/SiC复合材料密度仅有1.27g/cm3,弯曲强度达到193.69MPa,室温拉伸强度为197.69MPa,600℃拉伸强度为167.33MPa.复合材料断口形貌分析表明,在低温600℃制备的准陶瓷Cf/SiC复合材料呈现明显的韧性断裂特征.     

高温空气下C/SiC复合材料力学性能测试

测试了C/SiC复合材料在高温空气下的压缩、弯曲和拉伸性能,利用扫描电子显微镜分析复合材料在室温与高温条件下的断口微观形貌。结果表明:从室温升温到1 000 ℃测试温度时,C/SiC复合材料的压缩强度由247 MPa降低至78 MPa,性能降低68%;弯曲强度由480 MPa降低至277 MPa,性能降低42%;拉伸强度由247 MPa降低至152 MPa,性能降低38%。高温氧化导致界面退化,损伤材料基体与碳纤维结构,加剧了纤维断裂程度,改变了纤维与基体的结合状态,纤维增韧机制逐渐消失,导致复合材料性能下降。     

烧结温度对 Cf/SiC 复合材料界面的影响

系统地研究了烧结温度对Cf/SiC复合材料界面和力学性能的影响.结果表明,烧结温度较低(1700℃)时,由于复合材料的烧结性差,纤维与基体间仅仅为一种机械结合,因此纤维与基体间结合很弱,从而导致复合材料力学性能低.烧结温度提高至1800℃后,由于适量的富碳界面相不仅可避免纤维与基体间的直接结合,而且使纤维与基体间的结合强度适中,因而复合材料具有很好的力学性能.进一步提高烧结温度至1850℃或更高温度时,由于界面相与纤维间的反应加重,纤维本身性能大大降低.同时,纤维与基体间结合强度提高,因此复合材料的力学性能大大降低.     

用溶胶-凝胶法制备碳纤维三维编织物增强氧化铝基复合材料的研究

本文研究了溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－ｇｅｌ）法制备碳纤维三维编织物增强氧化铝（Ａｌ２Ｏ３）基复合材料的成型工艺及其力学性能，研究了两种主要起始物Ａｌ（ＮＯ３）３、ＡｌＣｌ３配制的氧化铝溶胶对复合材料成型工艺和力学性能的影响。分别以Ａｌ（ＮＯ３）３和ＡｌＣｌ３为起始物，制备得到Ⅰ＃、Ｉ＃复合材料。研究表明，以Ａｌ（ＮＯ３）３为起始物配制的溶胶粘度较小，利于材料的致密化。经过溶胶浸渍、凝胶、裂解１３个周期后，Ⅰ＃材料的密度和室温三点弯曲强度分别为１．８６ｇ／ｃｍ３和１４５．２ＭＰａ，而ＩＩ＃材料的密度和室温三点弯曲强度分别为１．６３ｇ／ｃｍ３和１０４．１ＭＰａ，材料均呈典型的韧性断裂模式。用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察试样的断口形貌，发现断口表面有大量的纤维拔出，纤维表现了较好的增韧效果。     

烧结助剂对热压SiCw/Si3N4复合材料性能的影响

本文通过热压的方法分别制得以Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３和Ｙ２Ｏ３－Ｌａ２Ｏ３为烧结助剂的ＳｉＣｗ／Ｓｉ３Ｎ４陶瓷基复合材料，对比了采用不同种类及含量的烧结助剂的ＳｉＣｗ／Ｓｉ３Ｎ４复合材料的性能结果，发现烧结助剂的种类及含量对ＳｉＣｗ／Ｓｉ３Ｎ４复合材料的弯曲强度和断裂韧性有明显的影响，对高温弯曲强度的影响尤为显著。     

Investigating the surface integrity of aluminium based composites machined by EDM

In the present work, the surface characteristics of Electrical Discharge Machined (EDM) Al (6351)SiC and Al (6351)SiCB₄C composites are investigated. The composites are prepared by employing the conventional stir casting technique, as it can produce better particle dispersion in the matrix. The detailed experimental study is performed on the composites by varying current (I), duty factor (τ), pulse on time (T_on), and the gap voltage (V) in order to analyze the Heat Affected Zone (HAZ) formed in the sub surface and the average crater diameter formed on the machined surface of the composites as an output function. The formation of recast layers, presence of bubbles and the surface texture of the composites at various machining conditions are observed. The results show that the increased Metal Removal Rate (MRR) increases the depth of HAZ and the average crater diameter on the machined area. Further, the addition of B₄C particles to the composite produces more surface defect than the AlSiC composite.     

Microstructural characterization of silicon carbide reinforced dissimilar grade aluminium explosive clads

Aluminium composites are inevitable in ship building, commercial and defence aircrafts construction due to their light weight, high strength to weight ratio, admirable properties and cost affordability. In this study, the microstructural characteristics of explosive cladded dissimilar grade aluminium (Al 1100-A1 5052) clad composites reinforced with silicon carbide (SiC) particles is presented. Microstructure taken at the interface by optical and scanning electron microscopes (SEM) revealed the formation of a silicon carbide layer between the dissimilar grade aluminium sheets. Though reaction layers were witnessed at few locations along the interface, the diffusion of atoms between the participant metals is not visible as confirmed by energy dispersive spectroscopy, elemental mapping, line analysis and X-ray diffraction (XRD). The variation in microhardness at various regions of the silicon carbide reinforced dissimilar aluminium explosive clad is reported. The increase in tensile strength of the SiC laced clad is also presented.     

火药复合焊条焊接接头的微观组织及性能

为提高战场装备的应急抢修能力,以火药和2Al/3CuO系高热剂为焊接热源,开发了一种新型的便携式焊接材料——火药复合焊条,对其焊缝的组织形貌及性能进行研究.试验结果表明,火药复合焊条的焊接属于熔化焊,焊缝与基体之间存在明显的过渡区,焊缝成形良好,焊缝的抗拉强度大于400MPa,高于母材本身强度,能够满足战场应急抢修能力的需要.     

C/SiC复合材料残余应力的电火花小孔法测定研究

进行了C/SiC复合材料残余应力的小孔法表征.基于现有小孔法的不足以及材料的较好电导率,提出了电火花打孔法的残余应力测量方法,建立了相应的残余应力测量流程.进行了不同平整表面样品的残余应力测量.结果表明电火花打孔法具有较好的区分性,也表明C/SiC复合材料具有较小的本征残余应力和机加工应力,这说明:C/SiC复合材料作为反射镜材料具有很好的面形稳定性的优势.     

聚碳硅烷／二乙烯基苯快速升温裂解制备Cf/SiC复合材料

以聚碳硅烷(PCS)/二乙烯基苯(DVB)为先驱体,采用快速升温裂解制备了3D-B Cf/SiC复合材料.结果证明:裂解升温速率的提高可以大大缩短制备周期,同时可以提高材料密度和形成较好的界面结合,从而提高材料的力学性能.制备得到的Cf/SiC材料室温弯曲强度达到556.7MPa.     

树脂浸渍裂解对气相硅反应渗透C/SiC的影响

粘胶基碳纤维毡经过CVD工艺进行沉积碳增密处理后,采用酚醛树脂浸渍—裂解对C/C素坯的密度进行调节,通过气相硅渗透反应工艺制备了C/SiC复合材料。研究了树脂浸渍—裂解对C/C素坯密度和气孔率的影响规律,分析了树脂裂解碳对C/SiC显微形貌和力学性能的影响。结果表明:随着树脂浸渍—裂解循环次数的增加,素坯密度增加,孔隙率降低;裂解碳含量为27wt%时,C/SiC复合材料的强度和模量达到最大,分别为231MPa和209GPa。通过控制裂解碳含量,可以实现对C/SiC复合材料力学性能和微观结构的裁剪。