碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基（C_f/SiC）復(fù)合材料結(jié)合了SiC陶瓷和碳纖維的耐高溫、耐腐蝕、高比剛度、高熱導(dǎo)率及低密度等優(yōu)點(diǎn),作為高溫結(jié)構(gòu)材料被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、能源等領(lǐng)域。復(fù)雜內(nèi)型面結(jié)構(gòu)以及大尺寸C_f/SiC復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件提出了迫切的應(yīng)用需求是一種發(fā)展趨勢(shì),其一次整體成型難度非常大。采用特定的連接技術(shù)把結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的復(fù)合材料構(gòu)件可靠連接起來是制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)C_f/SiC復(fù)合材料構(gòu)件及大尺寸C_f/SiC復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件行之有效的方法。因此,C_f/SiC復(fù)合材料的可靠連接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜內(nèi)型面結(jié)構(gòu)以及大尺寸C_f/SiC復(fù)合材料工程化應(yīng)用需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。本課題旨在開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定連接的反應(yīng)連接技術(shù),利用有機(jī)樹脂作為碳源和粘結(jié)劑,通過在復(fù)合材料之間制備與C_f/SiC復(fù)合材料熱物性和物理相匹配的碳化硅基陶瓷中間層,實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的穩(wěn)定連接,對(duì)推進(jìn)C_f/SiC復(fù)合材料工程化應(yīng)用具有重要的意義�？讖娇煽氐亩嗫滋妓嘏魇歉咧旅�、強(qiáng)... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

CVI工藝流程示意圖

Cf/SiC 復(fù)合材料陶瓷連接層的設(shè)計(jì)、制備與連接性能研究制備形狀復(fù)雜、大尺寸的陶瓷基復(fù)合材料，并可實(shí)現(xiàn)近凈尺寸成型；（c）聚合物前驅(qū)體分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)，基體的組成易于通過前驅(qū)體的選擇做出調(diào)整，且具有比CVI 法更高的陶瓷轉(zhuǎn)化率。但是該制備工藝也存在一些不足：（a）制備的復(fù)合材料基體組成為非化學(xué)計(jì)量化學(xué)組成，且為非晶態(tài)或微晶結(jié)構(gòu)，高溫下會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化；（b）為制備致密度較高的復(fù)合材料，必須經(jīng)過反復(fù)浸漬-交聯(lián)-熱解，提高了成產(chǎn)成本；（c）基體密度在裂解前后體積收縮可達(dá) 50%~70%，微結(jié)構(gòu)不致密，導(dǎo)致在基體內(nèi)部存在氣孔和裂紋等缺陷，從而對(duì)復(fù)合材料的性能造成影響。

這些都制約著機(jī)械連接在 Cf/SiC 復(fù)合材料連接領(lǐng)域的應(yīng)用[34]。復(fù)合材料機(jī)械連接結(jié)構(gòu)通常有 4 種破壞模式：擠壓破壞、拉伸破壞、劈裂破壞和剪切破壞。機(jī)械連接的破壞模式和連接強(qiáng)度的影響因素主要有：幾何參數(shù)（E/D，端距、孔徑比；W/D，寬度、孔徑比；D/t，孔徑、厚度比；）、緊固件類型、配合間隙、擰緊力矩等多個(gè)因素。BuketOkutan 等[35]、YulingTang 等[36]、Sun 等[37]等系統(tǒng)的研究了這些影響因素對(duì)機(jī)械連接接頭連接性能的影響，對(duì)機(jī)械連接結(jié)構(gòu)失效過程有了初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)改善機(jī)械連接結(jié)構(gòu)連接性能提供了理論基礎(chǔ)。近年來，經(jīng)過大量科研人員的探索性研究，成功研制出能夠在-100-1800℃使用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料連接件，接頭連接強(qiáng)度抗拉伸強(qiáng)度能夠達(dá)到 230MPa。Li 等[38]通過反應(yīng)連接過程結(jié)合前體滲透和熱解（PIP）過程制備 Cf/SiC 復(fù)合材料連接桿和連接螺栓，這種連接方式可以承受很高的溫度和應(yīng)力。通過改善緊固件的耐高溫性能以及連接工藝參數(shù)等影響因素的條件之后，機(jī)械連接仍然是連接陶瓷基復(fù)合材料的有效有段之一。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]熔融浸滲反應(yīng)工藝制備C/ZrC復(fù)合材料及其性能研究[D]. 陳思安.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



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