本文關(guān)鍵詞：纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料聲學(xué)特性及檢測方法研究

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【摘要】：連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷基復(fù)合材料(CFCC-SiC)具有高比強、耐高溫、抗氧化和低密度等特點,深受各領(lǐng)域青睞,已經(jīng)在航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)已獨立掌握制作大型薄壁復(fù)雜構(gòu)件的CVI法制備CFCC-SiC的技術(shù)。但由于其制備過程的過程復(fù)雜,周期長的特點,造成材料產(chǎn)生各向異性、材料密度孔隙分布不均勻等特點,成為了解其內(nèi)部質(zhì)量的難點。本文以CFCC-SiC為研究對象,針對其超聲檢測難點,先從材料聲學(xué)特性方面入手,提取在時域及頻域中可表征材料特性相關(guān)參量,對其不均勻性進行表征。再對含有分層缺陷試塊進行無損檢測研究。初步實現(xiàn)對材料內(nèi)部質(zhì)量的表征:首先針對材料衰減大,無二次回波的特點,改進材料聲學(xué)參量測量方法,采用穿透法對聲速及聲衰減進行測量,用于表征材料不均勻性,對兩種聲學(xué)參量表征結(jié)果進行比較,再與金相法結(jié)果進行驗證。其次,分析CFCC-SiC對超聲信號波形的影響,在頻域內(nèi)分析頻譜特性,試圖從中提取出材料孔隙含量信息,利用頻域分布規(guī)律,用非線性聲學(xué)進行均勻性表征。最后,針對含有Φ3mm—Φ20mm石墨分層缺陷的CFCC-SiC試塊,采用超聲、射線等無損檢測方法對其內(nèi)部缺陷進行檢測,并比較各檢測方法的可靠性和準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明:改進后的聲學(xué)參量測量方法可以準(zhǔn)確測量材料聲速及聲衰減。驗證發(fā)現(xiàn),兩種聲學(xué)參量均可準(zhǔn)確評價CFCC-SiC材料內(nèi)部均勻性。其中,聲速表征的材料與聲衰減表征的均勻性結(jié)果一致,且衰減表征均勻性的方法可操作性更強且準(zhǔn)確度較高;材料對頻域信號的影響比較顯著,其中,孔隙含量越大,其中心頻率越低,頻帶越窄。1/2階非線性系數(shù)可以表征材料的孔隙分布情況。進一步發(fā)現(xiàn)非線性超聲方法試塊各部分差異大,能更加有效應(yīng)用于材料孔隙含量測量及均勻性表征;同時,材料的Φ3mm—Φ20mm人工石墨分層缺陷能通過無損檢測方法體現(xiàn)。穿透法能有效檢出大小缺陷,但無法有效應(yīng)用于實際操作,射線檢測方法能有效檢出缺陷形狀和大小,但操作復(fù)雜,應(yīng)用于實際中存在一定困難。超聲檢測方法最適合于實際檢測,但由于石墨與材料本身聲阻抗較接近,導(dǎo)致超聲反射法無法有效檢測出缺陷,需進一步優(yōu)化其實驗參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：陶瓷基復(fù)合材料 聲學(xué)參量 均勻性 頻域特征 超聲檢測
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 選題依據(jù)9-11
• 1.1.1 陶瓷基復(fù)合材料概述9
• 1.1.2 CFCC-SiC成型工藝9-11
• 1.1.3 陶瓷基復(fù)合材料的典型應(yīng)用11
• 1.2 CFCC-SiC缺陷類型及檢測方法11-15
• 1.2.1 CFCC-SiC常見缺陷11-13
• 1.2.2 均勻性評價材料微觀缺陷13
• 1.2.3 陶瓷基復(fù)合材料缺陷檢測方法13-15
• 1.3 研究目標(biāo)及內(nèi)容15-17
• 1.3.1 研究目標(biāo)15
• 1.3.2 研究內(nèi)容15-17
• 第2章 CFCC-SiC聲學(xué)參量測試方法研究17-28
• 2.1 CFCC-SiC聲學(xué)特性17-21
• 2.1.1 CFCC-SiC聲學(xué)各向異性17-19
• 2.1.2 CFCC-SiC不均勻性19
• 2.1.3 CFCC-SiC衰減特性19-21
• 2.2 聲學(xué)參量系統(tǒng)改進21-27
• 2.2.1 聲速測量方法改進21-24
• 2.2.2 聲衰減測量方法改進24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 CFCC-SiC聲學(xué)參量表征材料特性28-46
• 3.1 CFCC-SiC聲速評價材料均勻性28-35
• 3.1.1 CFCC-SiC聲速評價材料均勻性理論基礎(chǔ)28-30
• 3.1.2 聲速表征材料密度均勻性30-34
• 3.1.3 聲速表征材料密度均勻性準(zhǔn)確性驗證34-35
• 3.2 CFCC-SiC聲衰減評價材料均勻性35-40
• 3.2.1 CFCC-SiC聲衰減評價材料均勻性理論基礎(chǔ)35-37
• 3.2.2 聲衰減表征材料密度均勻性37-40
• 3.3 金相顯微照相法驗證40-45
• 3.3.1 金相顯微試樣制備40-41
• 3.3.2 金相顯微鏡觀察41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 CFCC-SiC超聲信號頻域特性分析46-59
• 4.1 CFCC-SiC超聲頻域分析基本原理與方法46-48
• 4.1.1 基于離散傅里葉變換的譜分析46-48
• 4.1.2 CFCC-SiC頻域分析理論基礎(chǔ)48
• 4.2 CFCC-SiC超聲頻譜分析48-50
• 4.3 非線性超聲基本理論50-53
• 4.3.1 接觸非線性基本理論51
• 4.3.2 諧波產(chǎn)生基本理論51-52
• 4.3.3 分諧波基本原理52-53
• 4.4 RAM5000SNAP非線性超聲測試系統(tǒng)53-55
• 4.5 SNAP非線性超聲測試系統(tǒng)測量結(jié)果55-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 CFCC-SiC缺陷檢測59-73
• 5.1 CFCC-SiC缺陷超聲檢測方法研究59-64
• 5.1.1 基于脈沖反射法F掃水浸系統(tǒng)自動掃描59-61
• 5.1.2 穿透法基本理論61-62
• 5.1.3 基于穿透法F掃水浸系統(tǒng)自動掃描結(jié)果62-64
• 5.2 CFCC-SiC缺陷CR射線檢測方法研究64-66
• 5.2.1 CR射線檢測基本理論65
• 5.2.2 CR射線檢測結(jié)果65-66
• 5.3 CFCC-SiC缺陷空氣耦合檢測技術(shù)66-68
• 5.3.1 空氣耦合檢測技術(shù)基本理論66-67
• 5.3.2 空氣耦合檢測技術(shù)結(jié)果67-68
• 5.4 CFCC-SiC缺陷掃描電鏡68-71
• 5.4.1 掃描電子顯微鏡基本理論68
• 5.4.2 掃描電子顯微鏡檢測結(jié)果68-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-76
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-76
• 參考文獻76-80
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明80-81
• 致謝81-82

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃德中;;陶瓷基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及在發(fā)動機上的應(yīng)用展望[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2006年11期

2 劉t，

本文編號：663644