熱震溫度對csic復(fù)合材料連接的影響-wenkub.com
2025-08-01 03:18 本頁面
【正文】 對童老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。從課題的選擇到項目的最終完成，童老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。所以初步認(rèn)為C/Sic復(fù)合材料的連接在500℃時對高溫?zé)崽幚淼目剐宰罴眩珻/Sic復(fù)合材料的連接宜在此溫度下進(jìn)行?！孀笥褻/Sic復(fù)合材料連接的拉伸強度變化較小，500℃到700℃拉伸強度急劇下降，700℃以后拉伸強度又有所增大。將配置好的試樣分為四份，以室溫25℃為起始點，分別以500℃ ，700℃，900℃為測量點進(jìn)行熱震試驗。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℃。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。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)實驗比較所用，其內(nèi)外徑分別為f26mm、f30mm和f24mm、f32mm。制備SiC基體所選的起源為三氯甲基硅烷（CH3SiCl3 簡稱MTS）。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。主要研究內(nèi)容如下：1. C/SiC復(fù)合材料連接試樣在室溫，500℃ ，700℃，900℃時進(jìn)行熱震試驗。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)件將會得到廣泛的使用。對于有色金屬材料，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)計熱震的溫度范圍，有時會在低至40℃和高達(dá)230℃的環(huán)境進(jìn)行熱沖擊試驗。 熱震試驗 熱震試驗也叫熱沖擊試驗、高低溫循環(huán)試驗，是檢測鍍層結(jié)合力的又一種試驗方法，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。利用C/SiC孔隙率變化這一特性，本項目提出了將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現(xiàn)最佳連接，連接完成后繼續(xù)進(jìn)行C/SiC的致密化。為了提高陶瓷基復(fù)合材料的連接強度，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。對于緊固件連接，英國皇家飛機研究院(RAE) Collings的研究表明將單孔試驗得出的試驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用到實際設(shè)計中去，即用于多孔連接的情況，對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，則單孔試驗的結(jié)果可以使用。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?？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度較低。在線滲透連接方法中必須考慮一個關(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)。連接完后再對材料進(jìn)行氣相沉積以完成材料的制備，同時進(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。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。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，實際使用的壓力比固相連接的要小得多。擴散連接中間層的設(shè)計至關(guān)重要，其設(shè)計原則有：(1)熔點高，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。工件可以通過直接的擴散相結(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)。 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，但也存在一些問題：(1)連接溫度一般高于1000℃，甚至高達(dá)1450℃。在用機械連接方法對復(fù)合材料進(jìn)行連接時，鑒于復(fù)合材料層間強度低、抗撞擊能力差，安裝時不宜用錘鉚，須用壓鉚。鉚釘?shù)男螤钸x擇較多，可以是半管狀的也可以是實心的，圖11為半管狀鉚接。圖11為一種典型的鉚接方法。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。綜上所述，粘接存在如下致命弱點：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。這些方法連接工藝復(fù)雜，而且使用溫度低。粘接是一種傳統(tǒng)的連接復(fù)合材料的方法。另一方面，對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，即要實現(xiàn)復(fù)合材料與金屬合金的連接。目前國內(nèi)外對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。因此在復(fù)合材料的應(yīng)用中也必然會遇到連接問題。 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)用于實際的工程中，正因為如此，在研究過程中就應(yīng)該充分考慮實際應(yīng)用中的情況以及材料的成本問題。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散來實現(xiàn)。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）。由德國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、高性能車輛剎車盤、化學(xué)工業(yè)和國防領(lǐng)域。歐洲動力協(xié)會（SEP）、法國Bordeaux大學(xué)、德國Karslure大學(xué)、美國橡樹嶺國家實驗室早在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]。更多的研究者則試圖通過晶須、纖維來增強SiC陶瓷。為了提高SiC材料的強度和韌性，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。β型（立方晶型）SiC和金剛石晶體結(jié)構(gòu)類似，具有很高的強度。176?！娟P(guān)鍵詞】：C/SiC復(fù)合材料 高溫?zé)崽幚? 熱震試驗 拉伸強度 壓縮強度 Thermal shock temperature on C/SiC effect of posite connection Author: Wen jun wei Instructor: tong qiaoying
研究報告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1