【正文】 學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日【摘要】：利用熱震試驗(yàn)法分別在室溫，500℃ ，700℃，900℃時(shí)對(duì)C/SiC復(fù)合材料的連接進(jìn)行高溫?zé)崽幚頍嵴鹪囼?yàn)。176。為了提高SiC材料的強(qiáng)度和韌性，人們通過高純、超細(xì)原料以及添加劑的選擇手段來改善燒結(jié)性能以獲得高致密度的材料。歐洲動(dòng)力協(xié)會(huì)（SEP）、法國(guó)Bordeaux大學(xué)、德國(guó)Karslure大學(xué)、美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室早在20世紀(jì)七十年代便率先開展了研究C/SiC復(fù)合材料的工作[79]。C/SiC復(fù)合材料常用的制備方法有：熱壓燒結(jié)法（HPS）、先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法（PIP）和反應(yīng)熔體滲透法（RMI）、化學(xué)氣相滲透法（CVI）。 C/SiC復(fù)合材料的連接 人們研究材料的目的是使之能夠應(yīng)用于實(shí)際的工程中，正因?yàn)槿绱?，在研究過程中就應(yīng)該充分考慮實(shí)際應(yīng)用中的情況以及材料的成本問題。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于陶瓷材料的連接方法已經(jīng)有了相當(dāng)廣泛的研究，但有關(guān)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的連接方法研究很少，碳纖維增韌碳化硅基復(fù)合材料的連接研究仍處于起步階段。粘接是一種傳統(tǒng)的連接復(fù)合材料的方法。綜上所述，粘接存在如下致命弱點(diǎn)：脆性連接降低連接件的可靠性；不適合大型復(fù)雜薄壁件的連接。圖11為一種典型的鉚接方法。在用機(jī)械連接方法對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行連接時(shí)，鑒于復(fù)合材料層間強(qiáng)度低、抗撞擊能力差，安裝時(shí)不宜用錘鉚，須用壓鉚。工件可以通過直接的擴(kuò)散相結(jié)合或在它們之間插入金屬箔結(jié)合，后一種工藝形成的連接結(jié)構(gòu)類似于釬焊形成的結(jié)構(gòu)。由于有液相參與界面反應(yīng)，因而TLPB連接與釬焊類似，在理論上不需連接壓力，實(shí)際使用的壓力比固相連接的要小得多。連接完后再對(duì)材料進(jìn)行氣相沉積以完成材料的制備，同時(shí)進(jìn)一步氣相沉積過程還可以為復(fù)合材料連接提供防氧化涂層?？紫堵蔬^小，熔化后的連接劑就不可能有效滲入復(fù)合材料，接觸面沒有太大增加，也不可能在復(fù)合材料內(nèi)部形成樹根狀咬合結(jié)構(gòu)，因而連接后接頭的強(qiáng)度較低。對(duì)于緊固件連接，英國(guó)皇家飛機(jī)研究院(RAE) Collings的研究表明將單孔試驗(yàn)得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中去，即用于多孔連接的情況，對(duì)于與載荷方向垂直的一排孔，只要緊固件之間不是太靠近，比如說，緊固件之間的間距大于直徑的4倍，則單孔試驗(yàn)的結(jié)果可以使用。利用C/SiC孔隙率變化這一特性，本項(xiàng)目提出了將C/SiC的制造和C/SiC及其與金屬的連接融為一體的在線連接(On Line Jion)概念，即在C/SiC制造過程中控制孔隙率以實(shí)現(xiàn)最佳連接，連接完成后繼續(xù)進(jìn)行C/SiC的致密化。對(duì)于有色金屬材料，除了考慮材料的耐受力外，還要結(jié)合產(chǎn)品的使用環(huán)境來設(shè)計(jì)熱震的溫度范圍，有時(shí)會(huì)在低至40℃和高達(dá)230℃的環(huán)境進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。主要研究?jī)?nèi)容如下：1. C/SiC復(fù)合材料連接試樣在室溫，500℃ ，700℃，900℃時(shí)進(jìn)行熱震試驗(yàn)。制備SiC基體所選的起源為三氯甲基硅烷（CH3SiCl3 簡(jiǎn)稱MTS）。制好C/SiC復(fù)合材料后用金剛石切割把圓筒切成尺寸為（f2630mm）15mm的圓環(huán)狀試樣。將配置好的試樣分為四份，以室溫25℃為起始點(diǎn)，分別以500℃ ，700℃，900℃為測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行熱震試驗(yàn)。所以初步認(rèn)為C/Sic復(fù)合材料的連接在500℃時(shí)對(duì)高溫?zé)崽幚淼目剐宰罴?，C/Sic復(fù)合材料的連接宜在此溫度下進(jìn)行。對(duì)童老師的感激之情是無法用言語(yǔ)表達(dá)的。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，童老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。℃左右C/Sic復(fù)合材料連接的拉伸強(qiáng)度變化較小，500℃到700℃拉伸強(qiáng)度急劇下降，700℃以后拉伸強(qiáng)度又有所增大。InterlayerC/SiC positeNi alloy infiltrated into the positeDensificationInterlayer infiltration 在線液相滲透連接方法示意圖 所用Ni合金成分ElementNiCrWFeTiAtom%Wt% 試樣的升溫速率為前30min由室溫升溫到1100℃，后30min從1100℃升溫到1300℃。纖維預(yù)制體采用二維和三維兩種編織方法分別制備成圓筒狀，以作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)比較所用，其內(nèi)外徑分別為f26mm、f30mm和f24mm、f32mm。在采用CVI工藝制備C/SiC復(fù)合材料的過程中，倘若在C纖維的表面直接進(jìn)行沉積SiC基體，則基體與纖維之間的結(jié)合方式為強(qiáng)結(jié)合，這種結(jié)合方式容易造成纖維的損傷，從而降低復(fù)合材料的性能。隨著航空航天技術(shù)以及材料科學(xué)的發(fā)展，利用C/SiC復(fù)合材料連接技術(shù)制造的復(fù)雜構(gòu)件將會(huì)得到廣泛的使用。 熱震試驗(yàn) 熱震試驗(yàn)也叫熱沖擊試驗(yàn)、高低溫循環(huán)試驗(yàn)，是檢測(cè)鍍層結(jié)合力的又一種試驗(yàn)方法，常用在特殊材料的電鍍結(jié)合力上，比如鋁上電鍍、鋅合金材料電鍍、塑料電鍍等。為了提高陶瓷基復(fù)合材料的連接強(qiáng)度，鉚釘孔應(yīng)該具有一定的錐度，以便碳化硅能在粘接部位充分沉積，但錐度太大，復(fù)合材料連接部位容易發(fā)生剪切破壞，因此應(yīng)適當(dāng)控制錐度。由于鉚接是一種采用了粘接和緊固相結(jié)合的陶瓷基復(fù)合材料連接方法，連接強(qiáng)度和可靠性高，使用溫度不受影響；將陶瓷基復(fù)合材料的制造過程與連接過程融為一體，不需要增加新的連接設(shè)備與連接工藝，同時(shí)陶瓷基復(fù)合材料鉚釘?shù)募庸こ杀具h(yuǎn)比陶瓷基復(fù)合材料螺栓低。在線滲透連接方法中必須考慮一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的孔隙率應(yīng)控制適當(dāng)。研究者將這種類似金屬鉚接的陶瓷基復(fù)合材料連圖13 在線液相滲透連接過程示意圖 The outline of OnLine Liquid Infiltration Joining ProcessInterlinkerFRCMCInterlinker infiltrated into the positesDensificationInterlinker infiltration接方法稱為復(fù)合材料鉚接。擴(kuò)散連接中間層的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，其設(shè)計(jì)原則有：(1)熔點(diǎn)高，耐高溫性能好；(2)能與復(fù)合材料反應(yīng)生成牢固的耐高溫界面；(3)為減少接頭的殘余應(yīng)力，中間層的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與陶瓷的相匹配，否則，應(yīng)采用多層合金中間層，一部分用于與陶瓷反應(yīng)形成界面，另一部分用于減少殘余應(yīng)力。 焊接1．釬焊[3336]釬焊是目前進(jìn)行連接使用最多的一種方法，它有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些問題：(1)連接溫度一般高于1000℃，甚至高達(dá)1450℃。鉚釘?shù)男螤钸x擇較多，可以是半管狀的也可以是實(shí)心的，圖11為半管狀鉚接。螺栓連接可用來連接同種材料以形成復(fù)合構(gòu)件，也可以用來連接不同種材料構(gòu)件形成大結(jié)構(gòu)構(gòu)件。這些方法連接工藝復(fù)雜，而且使用溫度低。另一方面，對(duì)于材料來說用得最為普遍的是金屬合金系列的材料，要使纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用，也必須要解決復(fù)合材料與金屬合金系列的相容，即要實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料與金屬合金的連接。因此在復(fù)合材料的應(yīng)用中也必然會(huì)遇到連接問題。在CVI過程中，預(yù)制體中反應(yīng)氣體和氣體產(chǎn)物的傳輸主要通過擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)。由德國(guó)IABG公司生產(chǎn)的C/SiC復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用在光學(xué)領(lǐng)域（鏡子和反射鏡）、燃燒室、熱交換機(jī)、高性能車輛剎車盤、化學(xué)工業(yè)和國(guó)防領(lǐng)域。更多的研究者則試圖通過晶須、纖維來增強(qiáng)SiC陶瓷。β型（立方晶型）SiC和金剛石晶體結(jié)構(gòu)類似，具有很高的強(qiáng)度。【關(guān)鍵詞】：C/SiC復(fù)合材料 高溫?zé)崽幚? 熱震試驗(yàn) 拉伸強(qiáng)度 壓縮強(qiáng)度