张立同
,
成来飞
,
徐永东
,
刘永胜
,
曾庆丰
,
董宁
,
栾新刚
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.03.048
为了满足高推重比航空发动机长时热力氧化环境的使用需求,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料正朝自愈合方向发展.本文介绍自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的微结构与性能,自愈合与强韧化机理,制造方法和工艺特点及其在航空发动机热端部件的应用情况,表明多元多层微结构形成了"层层设防,就地消灭"的氧化防御体系,是复合材料实现自愈合与强韧化的关键.自愈合碳化硅陶瓷基复合材料能够满足发动机高温服役环境要求,显著降低发动机的结构重量,从而有效提高发动机的推重比.
关键词:
自愈合
,
碳化硅陶瓷基复合材料
,
应用
,
多元多层微结构
李辉
,
张立同
,
曾庆丰
,
徐永东
,
成来飞
,
董宁
,
吴守军
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.04.017
采用概率论和数理统计方法,以研究分析2D C/SiC复合材料的弯曲强度分布规律为切入点,比较了失效概率预测值与实验值,用可靠度、风险函数和可靠强度评价了该材料可靠性.通过线性回归分析和拟合优度检验得到正态、对数正态和三参数Weibull分布模型均可表征其弯曲强度分布规律;确定了该材料弯曲强度失效概率、可靠度函数、风险函数和可靠强度的数学模型中的参数,可以预测给定强度条件和许用可靠度条件下的多种可靠性指标;材料弯曲强度均值的三种模型预测值与实测值最大相对误差仅0.07%,计算得到的失效概率曲线与实验弯曲强度的失效分布均符合很好.
关键词:
C/SiC复合材料
,
可靠性评价
,
数学模型
翁作海
,
曾庆丰
,
谢聪伟
,
彭军辉
,
张瑾
材料导报
以硅粉(Si)为起始原料,糊精为粘结剂,采用三维打印(3DP)快速成型技术制备出多孔硅坯体,通过反应烧结得到高孔隙率的氮化硅(Si3N4)陶瓷.研究了反应烧结工艺对3DP多孔Si3N4陶瓷性能的影响.结果表明:3DP成型的硅坯体采用阶梯式升温机制,可得到抗弯强度为(5.1±0.3)MPa,孔隙率达(74.3±0.6)％的多孔Si3 N4陶瓷.反应烧结后,样品的线收缩率小于2.O％.三维打印结合反应烧结法实现了复杂形状陶瓷构件的无模制造与净尺寸成型.
关键词:
三维打印
,
反应烧结
,
多孔氮化硅
,
孔隙率
,
净尺寸成型
张瑾
,
苏克和
,
马咏梅
,
曾庆丰
,
成来飞
,
张立同
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.10.016
以 C3 H6（丙烯）＋H2，MTS＋H2，CH4＋BCl3＋H2，C3 H6（丙烯）＋BCl3＋H2为先驱体，采用量子力学结合统计热力学、变分过渡态理论和反应动力学等方法，研究制备典型陶瓷（C，SiC 和 Bx C）的化学反应机理。重点阐述用精确量子化学方法获取可能中间体、过渡态的结构与热化学数据、用化学势极小原理确定复杂体系化学平衡规律，以及确定化学反应通道、最佳反应途径、速率常数和反应动力学规律等。为这些陶瓷材料应用于层状碳、抗氧化 SiC 以及自愈合 Bx C陶瓷的成分控制和工艺优化提供科学基础的同时，本文也指出理论方法中的不足和改进方向。
关键词:
先驱体
,
陶瓷
,
化学反应机理
童长青
,
成来飞
,
曾庆丰
,
刘永胜
,
张立同
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.03.011
采用SEM、EDS、XRD分析了SiB4微粉化学气相渗透(CVI)SiC后的组成和结构,并用热力学计算研究了SiB4微粉在CVI SiC过程中变化的原因.结果表明:在CVI SiC过程中SiB4微粉不发生分解,但在近表层处氧化生成SiO2和B2O3.用SiB4浆料浸渍结合CVI工艺对C/SiC基体进行自愈合改性时,难以形成均匀致密的基体.
关键词:
SiB4微粉
,
SiC
,
化学气相渗透
,
氧化
曾庆丰
,
徐永东
,
张立同
,
成来飞
,
吕杰
无机材料学报
运用主成分分析法对自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征进行了研究．确定了该材料的显微结构可以用其表征变量的第一主成分一综合结构指标代表．为了获得结构优良的自增韧Ｓｉ３Ｎ４陶瓷，需要保证致密（基体晶粒直径ｄ１小、材料相对密度ρ'高）的基体、长径比 ＡＲ２大、直径均匀（Ｙ２ × １００小）的增韧相·通过综合结构指标的计算证实了综合结构指标相近的材料具有相近的力学性能二材料的力学性能可以用表征变量的第一、二主成分代表，分别称它们为性能稳定性指标和平均性能指标．前者代表材料受显微结构彼动影响的力学性能－断裂韧性ＫＩＣ和Ｗｅｉｂｕｌｌ模量ｍ，后者代表材料的平均力学性能一抗弯强度σｆ．
关键词:
自增韧氮化硅
,
characterization
,
mechanical property
,
null
陈晋
,
徐永东
,
曾庆丰
,
张立同
,
成来飞
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.05.020
采用有限元计算方法,研究了CVI反应器内部的流场特征.对于形状简单的构件,构件的放置方式和阵列对气体的流动状态具有显著的影响.与横向阵列相比,纵向阵列能充分保证构件沿其长度方向流场均匀性,减小回流现象;在反应器中,随着纵向阵列试样数量的增加和分布均匀性的提高,气体流动速度增大,流场均匀性提高.减少反应器内部的自由空间,是提高流场品质和化学气相沉积效果的关键.基于减少反应器内部的自由空间的原则,针对杯形复杂构件,提出了通过加入与其几何形状相适应的导流板工装,有效避免了在构件内部和外部形成回流区,实现流场的优化设计.
关键词:
化学气相浸渗(CVI)
,
流场
,
有限元模拟
,
优化设计
汪海滨
,
张卫红
,
杨军刚
,
许英杰
,
曾庆丰
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.03.031
通过观察C/C-SiC复合材料组元分布的扫描电子显微镜(SEM)照片,获得了C/C-SiC复合材料化学气相渗透(CVI)制备过程中产生孔隙和微裂纹的几何信息.在此基础上,建立了包含孔隙和微裂纹的C/C-SiC微结构有限元模型,并利用均匀化等效计算方法预测了平纹编织C/C-SiC复合材料的模量.针对CVI沉积方式制备的2组不同的C/C-SiC复合材料,实验测试与等效计算结果表明:基于SEM照片建立的C/C-SiC纤维束和复合材料微结构有限元模型,能够反映CVI工艺制备C/C-SiC中孔隙和微裂纹的分布状况;计算结果与实验数据有良好的一致性,数值计算可有效预测C/C-SiC编织复合材料的模量.
关键词:
C/C-SiC复合材料
,
化学气相渗透
,
孔隙
,
微裂纹
,
均匀化方法
左新章
,
张立同
,
刘永胜
,
成来飞
,
曾庆丰
复合材料学报
利用FactSage software软件进行热力学计算,获得了CH3SiCl3(MTS)-BCl3-H2体系在化学气相沉积环境中Si-B-C陶瓷的热力学产物图和相图.讨论了在高温(900～1100℃)、低压(2 kPa、5 kPa和12 kPa)条件下系统总压、温度和反应气体比例等参数对主要产物产率的影响.结果表明,在所研究的参数范围内,系统总压、温度和气体比例对B4C相的产率影响比较明显,而对SiC相的产率影响不明显.气体比例对C相的产率影响比较明显,温度和系统总压对C相的产率影响不明显.各参数的变化对主要气态产物(BHx、CxHy、SiClx等)的产率有一定程度的影响.稀释气体分压的增加有利于富B相的生成,MTS分压的增加有利于SiC的生成.
关键词:
热力学计算
,
Si-B-C陶瓷
,
产物分析
,
化学气相沉积(CVD)
曾庆丰
,
徐永东
,
张立同
,
成来飞
,
吕杰
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2002.01.018
运用主成分分析法对自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征进行了研究.确定了该材料的显微结构可以用其表征变量的第一主成分-综合结构指标代表.为了获得结构优良的自增韧Si3N4陶瓷,需要保证致密(基体晶粒直径d1小、材料相对密度p′高)的基体、长径比AR2大、直径均匀(Y2×100小)的增韧相.通过综合结构指标的计算证实了综合结构指标相近的材料具有相近的力学性能.材料的力学性能可以用表征变量的第一、二主成分代表,分别称它们为性能稳定性指标和平均性能指标.前者代表材料受显微结构波动影响的力学性能-断裂韧性K1C和Weibull模量m,后者代表材料的平均力学性能-抗弯强度σf.
关键词:
自增韧氮化硅
,
显微结构
,
力学性能
,
表征
