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陶瓷基复合材料强韧化与应用基础电子书

本书是国内外从材料制备工艺的角度系统研究CMC强韧化的首部专著,对CMC材料及构件的设计、制备与应用具有重要指导意义,具有很高的学术价值,有助于提升我国在这类战略性材料上的应用水平。作者成来飞教授长期以来一直从事高温结构陶瓷、陶瓷基复合材料的理论和应用研究以及超高温复合材料服役环境模拟的研究与教学工作,本书的出版必将给行业相关人员带来有益参考。

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作       者:成来飞、张立同、梅辉 著

出  版  社:化学工业出版社

出版时间:2019-01-01

字       数:28.7万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 重工业

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《陶瓷基复合材料强韧化与应用基础》通过研究增强纤维、界面相、基体、涂层四个微结构单元以及制备和服役环境对陶瓷基复合材料强韧性的影响及其协同作用,初步实现了根据服役要求行强韧性设计与性能预测。 本书围绕陶瓷基复合材料强韧化与应用基础问题展,分别介绍和讨论了陶瓷基复合材料的强韧化研究展及其存在的问题,纤维种类、纤维丝束大小对强韧性的影响,界面相制备工艺对强韧性的影响,基体分布和基体多元多层改性对强韧性的影响,涂层和涂层改性对强韧性的影响,环境因素与微结构单元的非线性耦合作用,以及微结构单元的协同作用及其强韧化机理等。 本书的出版将为陶瓷基复合材料专业的研究生和相关研究人员及生产设计人员提供有益参考。 《陶瓷基复合材料强韧化与应用基础》通过研究增强纤维、界面相、基体、涂层四个微结构单元以及制备和服役环境对陶瓷基复合材料强韧性的影响及其协同作用,初步实现了根据服役要求行强韧性设计与性能预测。 本书围绕陶瓷基复合材料强韧化与应用基础问题展,分别介绍和讨论了陶瓷基复合材料的强韧化研究展及其存在的问题,纤维种类、纤维丝束大小对强韧性的影响,界面相制备工艺对强韧性的影响,基体分布和基体多元多层改性对强韧性的影响,涂层和涂层改性对强韧性的影响,环境因素与微结构单元的非线性耦合作用,以及微结构单元的协同作用及其强韧化机理等。 本书的出版将为陶瓷基复合材料专业的研究生和相关研究人员及生产设计人员提供有益参考。  
【推荐语】
本书是国内外从材料制备工艺的角度系统研究CMC强韧化的首部专著,对CMC材料及构件的设计、制备与应用具有重要指导意义,具有很高的学术价值,有助于提升我国在这类战略性材料上的应用水平。作者成来飞教授长期以来一直从事高温结构陶瓷、陶瓷基复合材料的理论和应用研究以及超高温复合材料服役环境模拟的研究与教学工作,本书的出版必将给行业相关人员带来有益参考。
【作者】
成来飞,西北工业大学超高温结构复合材料重实验室,教授,西北工业大学博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,教育部“长江学者”特聘教授,国家“新世纪百千万人才工程”选者,首批超高温结构复合材料创新团队带头人,国防科技工业突出贡献中青年专家。主要研究方向为陶瓷基复合材料(CMC)环境模拟、制造与应用技术。现任西北工业大学超高温结构复合材料重实验室主任,兼管CMC和航空发动机环境模拟分室工作。此外,作者还是国务院学位委员会材料学科评议组成员、中国复合材料学会副理事长、中国材料研究学会常务理事、中国航空学会复合材料分会委员、中国航空学会非聚合物复合材料专业委员会主任等。 1986年毕业后,主要从事反应烧结氮化硅和热压烧结碳化硅结构陶瓷工艺理论的研究。1990年以后,始主要从事自增韧氮化硅、C/C防氧化涂层、氧化铝陶瓷型芯和高性能耐火材料的研究与发。1996年以后,主要从事连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料制备与应用考核研究。2000年以后到现在,始主要从事连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料应用技术及超常服役环境下材料的环境模拟理论与方法研究。 参加和承担了国家863、国防973、国防重预研、国家自然科学基金、其他部委科学基金、合作项目四十多项,其中作为课题负责人承担28项。获国家技术发明一等奖1项、国防科学技术步一等奖1项、国家教学成果二等奖1项、中国国际发明展览会专利金奖1项、省部级科学技术奖5项、教育部提名自然科学二等奖1项。曾获教育部高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划基金、教育部跨世纪优秀人才培养计划基金、国务院特殊政府津贴、国防科工委委属高等学校优秀教师、首批国防科技工业“511人才工程”学术技术带头人、陕西科协第三届优秀科技青年工作者、陕西省跨世纪优秀人才奖等荣誉。  
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内容提要

版权页

前言

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 陶瓷基复合材料的微结构单元

1.2.1 增强纤维

1.2.2 界面相

1.2.3 基体

1.2.4 涂层

1.3 陶瓷基复合材料韧性的表征

1.3.1 K^(IC)和断裂功

1.3.2 声发射技术

1.4 陶瓷基复合材料强韧性影响因素

参考文献

第2章 纤维增强体与陶瓷基复合材料的强韧化

2.1 引言

2.2 纤维预制体结构参数

2.2.1 纤维体积分数与模量

2.2.2 纤维分布方式

2.2.3 纤维种类

2.2.4 纤维损伤

2.3 纤维种类与复合材料的强韧化

2.3.1 纤维束复合材料的强韧性

2.3.2 编织结构复合材料的强韧性

2.4 纤维丝束大小与复合材料的强韧化

2.4.1 纤维束复合材料的强韧化

2.4.2 二维复合材料的强韧化

2.4.3 三维复合材料的强韧化

2.4.4 三维针刺复合材料的强韧化

2.5 纤维模量与复合材料的强韧化

参考文献

第3章 界面相与陶瓷基复合材料的强韧化

3.1 引言

3.2 界面相的作用

3.2.1 界面相对滑移阻力的影响

3.2.2 界面相对热失配残余应力的影响

3.3 PyC界面相与纤维束复合材料的强韧化

3.3.1 PyC界面相与SiC/SiC纤维束复合材料的强韧化

3.3.2 PyC界面相与C/SiC纤维束复合材料的强韧化

3.4 PyC界面相厚度与编织结构复合材料的强韧化

3.4.1 界面相厚度对无切口试样弯曲特性的影响

3.4.2 界面相厚度对单边切口试样弯曲特性的影响

3.4.3 界面相厚度对强韧性测试结果分散性的影响

3.4.4 热处理对界面相厚度与强韧性关系的影响

3.4.5 预制体结构对界面相厚度与强韧性关系的影响

3.4.6 纤维种类对界面相厚度与强韧性关系的影响

3.5 BN界面相与SiC/SiC纤维束复合材料的强韧化

3.5.1 界面相厚度对拉伸特性的影响

3.5.2 界面相热处理对拉伸特性的影响

3.6 界面相材料与SiC/SiC纤维束复合材料的强韧化

3.6.1 PyC界面相对拉伸特性的影响

3.6.2 PyC界面相厚度不同时的断裂行为

3.7 基于强韧化协同设计的界面相优化

参考文献

第4章 基体与陶瓷基复合材料的强韧化

4.1 引言

4.2 基体微结构参数

4.2.1 基体多元多层改性

4.2.2 基体微裂纹与孔隙

4.3 基体分布与复合材料的强韧化

4.3.1 基体在复合材料中的分布特征

4.3.2 基体分布均匀性对复合材料强韧性的影响

4.4 SiC纳米线改性与复合材料的强韧化

4.4.1 显微结构

4.4.2 强韧性

4.4.3 断裂行为

4.5 CVI-PyC基体改性与复合材料的强韧化

4.5.1 CVI-PyC基体改性对显微结构的影响

4.5.2 CVI-PyC基体改性对强韧性的影响

4.5.3 CVI-PyC基体改性对断裂行为的影响

4.6 PIP-SiC基体改性与复合材料的强韧化

4.6.1 显微结构

4.6.2 强韧性

4.6.3 断裂行为

4.7 RMI-C/SiC基体改性与复合材料的强韧化

4.7.1 显微结构

4.7.2 拉伸性能

4.7.3 压缩性能

4.7.4 弯曲性能

4.7.5 层间剪切性能

4.7.6 面内剪切性能

4.7.7 冲击性能

4.7.8 断裂韧性

4.8 CVI-B_xC陶瓷基体改性与复合材料的强韧化

4.8.1 显微结构

4.8.2 弯曲强度与断裂韧性

4.8.3 拉伸性能

4.8.4 剪切与压缩性能

4.9 Ti_3SiC_2陶瓷基体改性与复合材料的强韧化

4.9.1 反应熔体浸渗生成Ti_3SiC_2的热力学分析

4.9.2 Ti_3SiC_2基体改性与C/C-SiC复合材料的强韧化

4.9.3 Ti_3SiC_2基体改性与C/SiC复合材料的强韧化

4.10 强韧化机理

4.10.1 基体分布均匀性的强韧化机理

4.10.2 基体改性的强韧化机理

4.10.3 基体功能划分的多尺度强韧化机理

参考文献

第5章 涂层与陶瓷基复合材料的强韧化

5.1 引言

5.2 涂层的作用

5.3 SiC晶须涂层改性与复合材料强韧化

5.3.1 显微结构

5.3.2 弯曲性能

5.3.3 断裂行为

5.4 CNTs涂层改性与复合材料的强韧化

5.5 EBCs涂层改性与复合材料的强韧化

5.5.1 BSAS涂层与复合材料的强韧性

5.5.2 Sc_2Si_2O_7涂层与复合材料的强韧性

5.6 涂层热环境损伤修复与复合材料的强韧化

5.6.1 制备裂纹缺陷的修复对强韧性的影响

5.6.2 热损伤裂纹缺陷修复对强韧性的影响

5.7 强韧化协同设计的涂层优化

5.7.1 涂层设计原则

5.7.2 涂层修复原则

参考文献

第6章 服役环境对陶瓷基复合材料强韧性的影响

6.1 引言

6.2 服役环境

6.2.1 疲劳

6.2.2 热震/热循环

6.2.3 高温气氛氧化

6.2.4 热处理

6.3 预疲劳处理与复合材料的强韧化

6.3.1 复合材料的应力应变行为

6.3.2 复合材料的强韧性变化

6.4 氧化处理与复合材料的强韧化

6.4.1 干燥空气环境氧化处理

6.4.2 水氧耦合环境氧化处理

6.5 热处理与复合材料的强韧化

6.5.1 热处理对复合材料拉伸性能的影响

6.5.2 热处理对复合材料拉伸性能影响机制

6.5.3 热处理对复合材料弯曲性能的影响

6.5.4 热处理对复合材料弯曲强韧性影响机制

6.6 热循环处理与复合材料的强韧化

6.6.1 不同环境气氛下热循环处理

6.6.2 约束条件下热循环处理

6.7 测试条件与复合材料的强韧化

6.7.1 试样尺寸

6.7.2 加载速率

6.8 陶瓷基复合材料的环境自适应性

参考文献

第7章 陶瓷基复合材料各结构单元协同作用与性能预测

7.1 引言

7.2 复合材料微结构单元协同作用与强韧化机理

7.2.1 纤维和界面相协同作用与复合材料的强韧化

7.2.2 纤维和基体协同作用与复合材料的强韧化

7.2.3 涂层和基体协同作用与复合材料的强韧化

7.2.4 环境因素协同作用与复合材料的强韧化

7.3 纤维预制体结构与复合材料的强韧性

7.3.1 纤维预制体的结构特征

7.3.2 二维复合材料的强韧化

7.3.3 2.5维复合材料的强韧化

7.3.4 三维复合材料的强韧化

7.3.5 三维针刺复合材料的强韧化

7.3.6 强度统一关系

7.3.7 不同预制体复合材料迟滞行为的对比

7.4 单胞元法预测复合材料性能

7.4.1 一维纤维束的单胞元微结构模型

7.4.2 二维编织纤维束的单胞元微结构模型

7.4.3 三维编织纤维束的单胞元微结构模型

7.4.4 包含孔隙结构的单胞元微结构

7.4.5 单胞元法预测复合材料力学性能

参考文献

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