發(fā)布時間：2021-01-21 03:39

　　連續(xù)碳化硅纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料（SiC_f/SiC）具有低密度、耐高溫、抗氧化、高比強度、高比模量等優(yōu)點,已成為新一代高性能航空發(fā)動機熱端部件的重要候選材料。引入纖維并設計合適的纖維/基體界面,可激發(fā)界面脫粘、裂紋偏轉(zhuǎn)等能量消耗機制,賦予材料非脆性斷裂特征。但一方面,纖維間、纖維束間、層間微區(qū)基體難以被微米尺度下的能量消耗機制所強韌化,依然為脆性陶瓷;另一方面,微區(qū)基體中裂紋萌生閾值較低,且裂紋擴展不受阻礙,最終限制材料的機械性能。因此,作為材料中的薄弱區(qū)域,微區(qū)基體亟需通過更細微尺度的強韌化機制來改善性能。氮化硼納米管（BNNTs）具有優(yōu)異的力學、化學、熱穩(wěn)定性能,抗氧化溫度高達900℃,是一種非常有效的納米增強體。將BNNTs引入至材料中,作為除微米纖維外的第二增強體,于納米尺度對微區(qū)基體進行強韌化,可改善基體的機械性能,最終實現(xiàn)對材料整體性能的優(yōu)化。本文開發(fā)了簡化的機械球磨法,即首先對生長原料B粉進行球磨處理,然后在高壓氮氣氣氛下退火,最終成功于纖維表面原位生長BNNTs,構(gòu)建出BNNTs/纖維多級增強體。本文首先探索了主要工藝參數(shù)對纖維表面BNNTs... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：220 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

應用于航空發(fā)動機上的SiCf/SiC密封片和調(diào)節(jié)片：(a)F100發(fā)動機；(b)M88-2發(fā)動機

iCf/SiC 復合材料在航空發(fā)動機其他熱端部件上的應用ation of SiCf/SiC composites in hot section components of合材料中，通過引入微米尺度纖維，并設計合適的基體的強韌化。其主要強韌化機理為微裂紋增粘以及纖維拔出等，如圖 2.3 所示[12, 13]。上述機觀復合材料韌性和裂紋容忍性，使其表現(xiàn)為類似述能量消耗機制僅僅來源于微米尺度纖維增強間基體處于微米尺度，難以被上述微米尺度下能為明顯的脆性。因此，這部分微區(qū)基體，亟需通一步改善性能。

圖 2.3 SiCf/SiC 復合材料內(nèi)的能量消耗機制[12]g. 2.3 Energy dissipation mechanisms in SiCf/SiC composit米結(jié)構(gòu)，如碳納米管（CNTs），引入至復合材料二增強體，于納米尺度實現(xiàn)對上述微區(qū)基體的強能。氮化硼納米管（BNNTs）具有與 CNTs 相似也被認為是一種非常有效的納米增強體。并且，優(yōu)異，在 900℃以上才會發(fā)生明顯氧化失效，因此作為高溫氧化環(huán)境下服役的 SiCf/SiC 復合材料的NNTs 的基本性能、制備方法以及在復合材料中管概述

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Recent Progress on Fabrications and Applications of Boron Nitride Nanomaterials:A Review[J]. Xiang-Fen Jiang,Qunhong Weng,Xue-Bin Wang,Xia Li,Jun Zhang,Dmitri Golberg,Yoshio Bando.  Journal of Materials Science & Technology. 2015(06)
[2]SiCf/SiC復合材料高溫抗氧化研究進展[J]. 劉寶林,劉榮軍,張長瑞,曹英斌.  硅酸鹽通報. 2014(05)
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博士論文
[1]氮化硼納米管的制備及其對氧化鋁和氮化硅陶瓷的強韌化作用[D]. 王偉禮.山東大學 2012
[2]3D C/SiC復合材料的環(huán)境氧化行為[D]. 殷小瑋.西北工業(yè)大學 2001

碩士論文
[1]氮化硼、硼碳氮納米管制備、表征及生長機理的研究[D]. 閉曉帆.廣西大學 2013
[2]氮化硼納米管的高效制備、分散及其機理研究[D]. 班曉磊.景德鎮(zhèn)陶瓷學院 2013
[3]納米氮化硼材料的制備及性能研究[D]. 張亞舫.山東大學 2011



本文編號：2990385