一、碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展（论文文献综述）
杜昆,陈麒好,孟宪龙,王力泉,裴祥鹏,焦英辰,李华容,刘存良[1]（2022）在《陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展》文中研究说明陶瓷基复合材料（CMC）具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点。然而,由于编织特征导致的各向异性特性,给CMC在热端部件的应用和加工带来巨大挑战。本文总结了有关陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用研究现状和存在的挑战,提出未来CMC热端部件精细化热分析发展建议。
王晓博,李璐璐,赵波,宋超胜[2]（2021）在《陶瓷基复合材料加工技术及其表面亚表面损伤机制研究进展》文中进行了进一步梳理综述了陶瓷基复合材料的传统机械加工、超声辅助加工、激光加工、多能场复合加工等加工方式的研究进展,并简述了几种加工方式的优缺点。对陶瓷基复合材料的表面及亚表面损伤机制进行了总结和分析,包括材料表面亚表面损伤形式、材料表面亚表面理论及模型研究。提出了传统的陶瓷基复合材料加工技术需要进一步优化刀具材料、开发新的刀具结构、优化工艺参数等,以减少加工缺陷。研究了复合加工中材料去除率最大条件下的损伤容限条件、材料加工后的性能保持性等,同时探究了高效高质量的多能场复合加工新方法及其应用理论,以及研究探索了在复杂载荷及动载荷（如动态切削力、高温切削及超声动态冲击载荷）耦合作用下陶瓷基复合材料的内在损伤机理及演化问题。
张稳,向阳,彭志航,曹峰[3]（2021）在《连续纤维增强ZrO2陶瓷基复合材料研究进展》文中研究指明连续纤维增强陶瓷基复合材料（CFRCMCs）既保留了单体陶瓷材料高强度、高硬度、耐高温和耐腐蚀等的特性,同时又能提高陶瓷基体的韧性,改善其综合力学性能,在高温领域表现优异,现已被广泛应用到火箭发动机喷管、导弹天线罩等领域,是高新技术材料领域的一个重要分支,而纤维增强氧化物基复合材料又是CFRCMCs领域的一重要分支。本文整合当前的研究进展,针对以ZrO2作为复合材料的基体,重点介绍采用四种不同的增强纤维（碳纤维、碳化硅纤维、氧化硅纤维、氧化铝纤维）增强ZrO2复合材料的性能、取得最新进展,以及主要的制备工艺,并展望未来,指出其存在的问题和未来的发展趋势。
张浩[4]（2021）在《高性能含锆碳化硅陶瓷纤维的制备与性能研究》文中认为先驱体转化法制备的连续碳化硅（SiC）纤维具有高强度、高模量、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优异的性能,在航空航天和民用领域都有着广泛的应用前景。通过对纤维组成和微结构的持续优化,SiC纤维使用温度不断得到提高,目前世界范围内已经发展了三代SiC纤维。其中,在SiC纤维中引入少量异质元素,如锆、钛、铝、硼等元素,在高温处理过程中可起到助烧结作用或抑制晶粒长大的作用,有利于提高SiC纤维的抗蠕变和抗氧化性能。立足于此,本论文采用实验室自主研发的含锆陶瓷先驱体聚锆碳硅烷（PZCS）为原料,通过在纤维制备过程中引入硼元素,制备得到SiC-ZrC和SiC-ZrB2两种复相陶瓷纤维,重点研究了这两种复相陶瓷纤维的制备过程及其对纤维的组成、形貌、结构与性能的影响。主要的研究内容和结论如下:（1）通过先驱体预处理、熔融纺丝、电子束交联、纤维热解、1500℃高温烧结制备得到SiC-ZrC纳米复相陶瓷纤维。SiC-ZrC复相陶瓷纤维由SiC、ZrC、自由碳和少量SiCxOy无定型态组成,化学组成为SiC1.26O0.06Zr0.01,纤维中的硅、锆元素分布均匀,C/（Si+Zr）为1.25。纤维中的自由碳主要为乱层结构和石墨结构两种存在形式,SiC的平均晶粒尺寸为9.8 nm,纤维拉伸强度可以达到2.7 GPa,模量达到266 GPa。（2）SiC-ZrC复相陶瓷纤维表现出优异的耐热性能和抗氧化性能。纤维经过1600℃或1800℃保温1小时处理以后,纤维的结构仍可以保持致密。1600℃处理后,SiC-ZrC复相纤维的模量基本保持不变,但强度下降至1.5 GPa,SiC的晶粒尺寸长大达到23.5 nm;1800℃处理后,纤维的模量提高至286 GPa,强度下降至1.1 GPa,SiC的晶粒尺寸达到33.9nm。1100～1400℃氧化以后,纤维表面出现致密的SiO2-ZrO2氧化层,有效地减缓了纤维的进一步氧化,而氧化后纤维内部的SiC晶粒尺寸和自由碳的结构没有出现明显的变化。通过实验与分析计算,SiC-ZrC复相陶瓷纤维在1100～1400℃的氧化活化能为162.9～179.4kJ/mol,抗氧化性能优于Hi-Nicalon纤维。（3）通过改变纤维的交联方式,有效地引入硼元素,并在高温处理过程中硼与锆结合转化为硼化锆,制得SiC-ZrB2复相陶瓷纤维。详细比较了 NO2/BCl3、BCl3/NH3和电子束/BCl3三种交联方式的交联效果。结果显示交联能力为:NO2/BCl3>电子束/BCl3>BC13/NH3。（4）通过电子束/BCl3、纤维热解、1800℃高温烧结制备得到耐温性能优异的SiC-ZrB2复相陶瓷纤维。结果表明,纤维的表面存在80nm的富碳层,纤维拉伸强度达到2.0 GPa,杨氏模量达到380 GPa,性能接近第三代SiC纤维。SiC-ZrB2复相陶瓷纤维表现出优异的高温性能,在1500℃氧化1小时后,纤维的强度仍可以保持1.5 GPa。纤维在1200℃～1500℃的抗蠕变性能优于Hi-Nicalon S、KD-S和Tyranno SA纤维等商品化SiC纤维。（5）在热解过程中引入氢气可以有效降低SiC纤维中自由碳的含量,氢气脱碳温区为400℃～1000℃。自由碳的脱除主要依赖于在高温状态下氢自由基（H·）的产生,通过控制温度和氢气的浓度可调节H·的浓度。不同氢气浓度处理后所得的SiC-ZrB2复相陶瓷纤维脱碳程度不同,在氢气浓度分别为0%、25%、50%、75%和100%的条件下处理后,复相陶瓷纤维中C/Si比分别为1.35、1.2、1.13、1.06 和 0.92。（6）不同氢气浓度处理后所得的SiC-ZrC复相陶瓷纤维,经过1400℃热处理以后,纤维结构仍可以保持致密,纤维中SiC晶粒尺寸接近。经过1500℃处理以后,在纤维的表面出现了 SiC的大晶粒,75%和100%氢气浓度处理后的纤维出现了纳米级的气孔。经过1600℃处理以后,经0%、25%、50%、75%和100%氢气浓度处理后的纤维SiC平均晶粒尺寸分别为18.3 nm、18.7 nm、24.2 nm、25.6 nm和34.4 nm,纤维中存在的自由碳可抑制SiC的晶粒粗化。由于硼的烧结作用,经过1800℃处理以后,SiC-ZrB2纤结构比1600℃处理后的纤维更加致密。（7）在SiC-ZrB2复相陶瓷纤维中存在着乱层结构和石墨结构两种热解碳,热处理温度不同,两种热解碳的比例不同。而随着纤维热处理温度的提高,热解碳的石墨结构比例增大,纤维中自由碳由乱层结构碳向石墨结构过渡。
杨甜甜[5]（2021）在《2.5D机织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究》文中认为碳化硅纤维增强碳化硅基体（SiCf/SiC）三维机织复合材料具有结构设计性强、密度低、力学性能优异、耐高温、抗氧化性好和层间性能优异等特征,已成为航空发动机热端高温部件理想的候选结构材料。其中,2.5D结构是三维机织家族的重要成员,是一种通过层层角联形成的呈现整体网络的结构。然而,受限于SiCf的特殊性及SiCf/SiC复合材料的制备技术,目前对2.5D机织SiCf/SiC复合材料的细观结构和力学性能研究仍处于初级阶段。本文以2.5D机织SiCf/SiC复合材料为研究对象,采用试验和数值模拟方法对材料的力学性能和损伤机制进行研究。主要内容包括:（1）以二代碳化硅纤维（SiCf）增强2.5D织物为骨架,采用先驱体浸渍裂解（PIP）工艺制备SiCf/SiC复合材料,利用Micro-CT三维扫描技术分别扫描获取2.5D机织SiC纤维预制体和2.5D机织SiCf/SiC复合材料断层图像,进而统计分析纤维束形态及孔隙特征。在此基础上,提出了一种生成孔隙的随机算法,通过Solidworks以及ABAQUS软件构建了不含孔隙缺陷的理想化几何模型（I-model）、含均匀孔隙分布的均匀化几何模型（U-model）以及含真实孔隙分布的非均匀几何模型（N-model）。结果表明,建立的含真实孔隙分布的非均匀几何模型能够较好的反映复合材料内部的纤维束形态及孔隙分布特征,为后续高保真数值预测提供了数据支撑。（2）围绕2.5D机织SiCf/SiC复合材料,利用万能试验机开展材料在不同方向（经向和纬向）上的拉伸和弯曲力学行为研究,并通过扫描电子显微镜以及超景深三维显微镜获取损伤图像及相关数据,进而研究了2.5D机织SiCf/SiC复合材料经向和纬向在单轴拉伸和弯曲载荷下的损伤模式,讨论了试样在不同方向上的拉伸和弯曲失效机理。结果表明:经向、纬向2.5D机织SiCf/SiC复合材料在拉伸载荷以及三点弯曲载荷下的损伤存在差异。试样的拉伸破坏为拉伸应力、剪切应力耦合作用的结果。经向拉伸主要沿着纤维与界面发生脱粘和滑移,纤维拔出明显,且纤维拔出长度较长,从而使得复合材料表现出更好的力学性能;纬向试样端口特征为明显的台阶状,纤维束和纤维单丝拔出比例少,是以纤维束脆性断裂为主。在弯曲载荷下,经向主要沿着经纱与纬纱结合点出发生裂纹扩展,导致损伤破坏产生,纱线此时起到增韧作用;而纬向主要沿纬纱束之间发生裂纹,纱束断裂产生的弯曲破坏,纱线此时起到增强作用。（3）在精细化细观模型基础上,构建了2.5D机织SiCf/SiC复合材料有限元模型,利用ABAQUS分析软件开展了拉伸和弯曲数值模拟。其中,基于细观尺度建立了含不同孔隙分布的2.5D机织SiCf/SiC复合材料有限元模型,即不含孔隙缺陷的理想化模型（I-model）、含均匀孔隙分布的均匀化模型（U-model）以及含不同孔隙分布的非均匀模型（N-model）。将建立模型与拉伸试验进行比对,从而对提出的非均匀模型进行验证。结果显示,数值模拟的拉伸载荷下的材料的应力集中主要围绕在巨型孔隙附近,最终导致材料的损伤,与试验中最终损伤沿着巨型孔隙的机制一致,数值模拟的拉伸材料刚度以及宏观损伤形态与试验结果吻合良好。由N-model,U-model和I-model得到的复合材料的弹性模量分别为44354.58MPa,42932.23MPa和40477.25MPa,而实验结果的弹性模量为41659.85MPa。进一步地,提出的含非均匀孔隙的模型（N-model）能够较好地预测复合材料的力学性能,模拟精度可达95%,而不含孔隙分布的理想模型（I-model）和含小孔隙均匀分布的模型（U-model）的误差分别为22%和15%。因此,所提出的N-model能够准确预测2.5D机织SiCf/SiC复合材料的力学行为、全场应力分布和损伤。为了进一步验证提出的含不同孔隙分布的模型的准确性,基于全尺寸方法建立含孔隙分布的2.5D机织SiCf/SiC复合材料有限元模型,模拟了经向试样三点弯曲加载过程,分析了损伤破坏机理,并对比分析模拟结果与试验结果。结果表明,数值模拟的三点弯曲宏观损伤形态与试验结果吻合良好,基于随机方法建立的有限元模型可有效预测2.5D机织SiCf/SiC复合材料的力学行为。
任璇璇[6]（2021）在《CNT纸/SiC自封闭层状复合材料的力学与抗氧化性能研究》文中指出碳纳米管（CNTs）因其具有低密度、高强度、高模量、高热导率等优异的力学和物理性能,一直以来被认为是陶瓷基复合材料最理想的增强增韧相。然而,CNTs极易发生团聚且与SiC基体间的结合性差,这阻碍了高性能CNTs增强SiC陶瓷基复合材料的制备和发展,使得复合材料的性能未能达到理想的预期效果,有时甚至降低了复合材料的性能。而且,传统的直板状层状复合材料层间结合力弱,裂纹在层间扩展易导致发生层裂。因此,解决CNTs在SiC基体中的分散性及与SiC基体间的结合性问题并提高抗层间裂纹扩展的能力成为CNTs增强SiC基层状复合材料制备的关键技术。本文通过引入B4C改性的树脂碳中间界面层使CNTs与SiC基体间获得理想的界面结合;通过将CNTs做成CNT纸预制体结合SiC原位生成法实现了高体积含量的CNTs在SiC基体中的均匀弥散分布。而且,本文设计了两种新颖结构的CNT纸增强SiC（CNT纸/SiC）陶瓷基层状复合材料,其一为自封闭梯度层状结构,自中心往四周SiC含量逐层增加;另一为纤维独石层状结构,而此结构中每一根纤维亦为自封闭层状结构。这种自封闭结构在防止裂纹扩展、保持结构的整体性和抗环境干扰侵蚀能力等方面具有突出优势。本文对此两种不同结构的SiC基复合材料的力学性能和抗氧化性能进行了详细系统的对比研究,并分析了复合材料独特的显微结构结构及其对性能的影响。本文的主要研究内容和结果如下:1.研究了CNT纸/SiC陶瓷基梯度复合材料的制备及显微结构。自封闭梯度层状复合材料密度为1.63 g/cm3时,开气孔率为4.19%;纤维独石层状复合材料的密度为1.63 g/cm3时,开气孔率为5.89%。孔隙多集中于层间界面处。两种复合材料中CNTs的体积含量均超过35%,且CNTs在SiC基体中均匀弥散分布。两种结构的自封闭层状复合材料均由强的结构层与弱的层间界面组成。结构层厚度为100-200μm,界面层厚度为10-100μm。结构层由B4C弥散强韧化的CNT纸/SiC复合材料构成;界面层由膨胀石墨和SiC晶须（SiC whisker,SiCw）弥散强韧化的树脂碳构成。自封闭层状梯度材料的SiC含量自中心往四周逐渐增多,形成一圈一圈逐渐增大的闭环结构。纤维独石层状复合材料由多个自封闭层状结构的纤维组合而成,每一根纤维形成自封闭结构,纤维间为弱界面结合。2.研究了CNT纸/SiC陶瓷基梯度复合材料的力学性能。结果表明,自封闭梯度层状复合材料和纤维独石层状复合材料的弯曲强度分别为97 MPa和117MPa,耐压强度分别为329 MPa和377 MPa。两种自封闭层状结构的复合材料的抗弯载荷-位移曲线与抗压载荷-位移曲线均为锯齿状曲线,且均具有高的应变,呈现出典型的非脆性断裂的失效方式,表明CNTs对SiC基体起到了很好的增强增韧作用。断面的扫描电镜（SEM）分析表明,CNT纸/SiC自封闭层状复合材料的层内的微观增韧机理有CNTs和B4C颗粒的脱粘、桥连和拔出;层间的裂纹偏转、SiCw晶须的桥连和拔出、层片弯折和拔出、层间裂纹偏转等增强增韧机制。这些增韧机制的综合作用使复合材料的力学性能得以提高。3.研究了两种不同结构CNT纸/SiC陶瓷基自封闭层状复合材料的抗氧化性能。两种结构CNT纸/SiC陶瓷基自封闭层状复合材料在1400℃氧化2 h,几乎无质量变化、无体积密度和开气孔率的变化,也无明显的显微结构变化。SEM与X射线衍射分析（XRD）显示两种复合材料的表面基体仅少量的SiC被氧化成了Si O2,从而保护了内部的组成和结构,使其完好无损,未观察到内部被氧化的迹象,表明了自封闭结构优异的抗环境干扰和侵蚀的能力。
张坤[7]（2021）在《基于SLS和PIP的SiCp/SiC陶瓷基复合材料成型机理及其性能研究》文中进行了进一步梳理随着航空航天事业的发展,防热材料成为高超声速飞行器飞行安全成败的关键,迫切需要能够满足高温工作环境的先进材料。碳化硅（Silicon Carbide,SiC）陶瓷基复合材料凭借其优良的性能,成为高超声速飞行器高温结构部件的首选材料之一。然而,SiC陶瓷存在硬度高、脆性大、烧结难等问题。本文针对SiC陶瓷材料传统制备方法存在的加工周期长、成本高、难以成型复杂结构的问题,提出将选择性激光烧结（Selective Laser Sintering,SLS）与陶瓷前驱体浸渍裂解（Precursor Impregnation and Pyrolysis,PIP）相结合制备SiCP/SiC陶瓷基复合材料的新方法。开展了SiCP/SiC陶瓷基复合材料试样的成型效果、精度和致密化程度及性能的研究。研究不同平均粒径粉体对于SLS成型SiC陶瓷初坯质量的影响,运用正交设计试验分析方法优化SLS工艺参数。结果表明:随粉体平均粒径逐渐变大,SiC陶瓷初坯的孔隙率逐渐降低,密度逐渐升高,弯曲强度逐渐变大。采用高温脱脂和PIP工艺对SLS成型SiC陶瓷初坯进行致密化后处理,研究脱脂和PIP工艺对于成型试件孔隙率、密度、尺寸精度和微观形貌的影响,在此基础上开展了SLS成型过程中打印方向和树脂含量对成型件性能影响的研究。结果表明:经8个周期PIP工艺致密化后,试件的增重率小于1%,开孔率为5.05%,总孔隙率为24.32%,密度达到了2.45 g/cm3。采用沿横向和纵向两种打印方向制备SiC陶瓷初坯,PIP致密化后,沿纵向打印试样的强度比横向高12.05%。随树脂含量的增加,试件的孔隙率呈现先升高后降低的趋势,密度趋势正相反,5%树脂含量成型试件的性能最优。通过优化后SLS与PIP相结合方法制备出SiCP/SiC陶瓷基复合材料,研究了氧化对于SiCP/SiC陶瓷基复合材料性能的影响,对氧化机理进行表征与分析。结果表明:随着氧化温度的升高,试件的质量损失先升高后降低,弯曲强度逐渐增大。当氧化温度为1600℃时,材料的弯曲强度为85.90 MPa,为室温弯曲强度的57%。采用SLS与PIP相结合方法设计制备了SiCP/SiC陶瓷基点阵复合材料夹层结构,试验研究了细观构型与环境温度对其力学性能的影响。结果表明:SiCP/SiC陶瓷基点阵复合材料夹层结构的压缩强度和弹性模量随芯子杆倾斜角的增加而增加,随温度的升高而降低。当温度从1400℃升高到1800℃时,试件的抗压强度和模量分别下降34.30%和44.82%。在1800℃环境下SiCP/SiC陶瓷基点阵复合材料压缩曲线表现出明显的非线性。采用SLS与PIP相结合的方法制备了短切碳纤维增强SiCP/SiC陶瓷基复合材料,研究碳纤维含量和尺寸对所制备SiCP/SiC陶瓷基复合材料微观结构与力学性能的影响。研究发现:随着碳纤维含量的增加,试样的弯曲强度呈现逐渐降低趋势,断裂韧性呈现先升高后降低趋势。相同碳纤维含量下,添加尺寸较长碳纤维的SiCP/SiC陶瓷基复合材料性能更优。与未添加碳纤维的SiCP/SiC陶瓷基复合材料相比,添加200目和300目8%含量的碳纤维可分别将SiCP/SiC陶瓷基复合材料断裂韧性提高33.33%和20.39%。
王钰婷[8]（2021）在《变温环境下碳化硅纤维导热性能研究》文中指出我国航天航空事业的迅猛发展对高性能材料的需求及要求越来越高,碳化硅作为第三代半导体核心材料之一,具有宽带隙、化学稳定性好等优点,非常适用于制作高频、抗辐射、大功率和高密度集成的电子器件,在电子、信息、生物医学、绿色能源等许多领域得到认可。碳化硅纤维可以被编织到复杂结构中并增强其性能,作为增强材料,位于陶瓷基复合材料（CMC）的上游,是复合材料生产过程中的重要环节,而单根碳化硅纤维的导热性能在整个CMC组分中的散热起到了至关重要的作用。低温技术的发展也为实现碳化硅在生物医药等领域的应用提供了机遇,了解它们的物理及化学特性并不断对其各项潜在的性能进行优化,是目前对于碳化硅制品研究的重点。该研究通过搭建低温实验系统,运用瞬态电热技术（TET）分别测量了碳化硅纤维样品在10 K-290 K内18个不同温度下的导热性能,得到了碳化硅纤维的热扩散系数、导热系数与体积比热等实验数据。实验测得常温下碳化硅纤维样品的导热系数为4.97 W/（m·K）,通过与单晶碳化硅对比发现两者导热性能存在巨大差异,证实了纳米晶材料会由于尺寸效应对其导热性能产生限制。随着温度降低,碳化硅纤维的热扩散系数单调升高,而导热系数随温度降低出现先下降后上升的趋势,环境温度到达10 K时,碳化硅纤维的导热系数已较常温时降低了60%。运用声子散射理论分析可知,由于随着温度降低,声子-声子散射减弱,而声子-缺陷散射成为主导,平均自由程随之减小,从而导致导热系数减小。类比金属材料的电阻率模型,运用阻温系数模型有效地评价了非金属材料的缺陷等级。通过将实验数据拟合得到0 K时的残余阻温系数及晶粒尺寸,根据定义可知残余阻温系数代表材料内部的缺陷程度,残余阻温系数占常温下的总阻温系数的11.88%,从而可以预测若材料内部无缺陷时的理想导热性能。
刘坤[9]（2021）在《二维C/SiC复合材料弹性性能预测及失效研究》文中进行了进一步梳理C/SiC复合材料因兼具耐高温、比刚度高、抗氧化等特点,广泛应用于航空航天领域。然而制造成型过程中产生的初始缺陷及氧化损伤等往往导致其细观结构具有很强的随机性,造成了材料损伤退化行为的非线性和力学性能的离散性,极大限制了材料的应用。因此,开展C/SiC复合材料细观特性以及损伤行为研究具有重要的理论和应用意义。本文以二维编织C/SiC复合材料为研究对象,针对其力学行为的非线性和离散性,在细观和宏观尺度下分别对材料的弹性性能和损伤失效过程进行研究。在细观尺度下,建立单胞模型,考虑纤维束、基体与孔洞的分布,研究二维编织C/SiC复合材料的弹性性能。利用Tex Gen建立细观单胞体素模型,考虑了纤维束路径、截面和材料取向等参数,可兼具材料细观几何特征和网格的划分质量。随机选取基体中部分单元作为孔洞单元来模拟二维编织C/SiC复合材料中的孔隙分布,引入周期性边界条件,形成有限元计算模型,进而预测材料的初始弹性性能。进一步考虑制备过程中纤维束与基体弹性性能的损伤,建立了各组分材料性能、孔隙率和体分比等参数与材料初始拉伸模量的对应关系,利用复合材料混合定律给出了多变量影响下二维C/SiC复合材料的模量预测组合公式。考虑多变量共同作用时宏观模量贡献值的相互影响,在组合公式基础上给出了模量预测修正公式,进一步提高了计算精度。这种方法依托较少次数的有限元计算,形式简单且精度较高,可以较为全面地考虑到影响模量的因素,建立组分性能和细观结构与材料宏观模量间的对应关系。依据模量预测公式和试验数据还可以给出纤维束弹性性能损伤程度,对目前纤维束的原位性能无法测量的难题提供一定参考。在宏观尺度下,考虑结构强度等力学参数的随机分布,结合试验数据建立唯象本构模型,研究结构的损伤失效过程。通过多项式拟合的方法得出材料拉伸切线模量的损伤过程可分为4段,其中包含裂纹扩展、基体破坏、纤维断裂和纤维拔出等多种损伤模式。针对细观尺度下分析过程复杂、不便于集成到宏观分析中的问题,考虑材料的力学参数随结构位置发生改变,引入随机分布函数来描述力学参数的随机场,以此来表征材料细观结构的随机性。依据剪滞理论给出描述材料剩余模量变化的两参数表达式,结合试验数据建立起平面应力状态下的唯象本构方程,采用Tsai-Wu失效准则,模拟结构在单向拉伸载荷下的损伤失效过程。此方法可以在宏观尺度下对二维C/SiC复合材料结构进行分析,为力学性能预测及结构设计优化提供依据。
田纪文[10]（2021）在《CMC-SiC激光辅助高速微切削温度场分析与试验研究》文中研究指明碳化硅陶瓷基复合材料（CMC-SiC）作为一种新型战略性热结构材料,具有耐高温、耐磨损、抗热震、抗疲劳和抗蠕变等优点,在航天飞行器的热防护系统、航空发动机、火箭发动机、高性能制动以及先进核能等高温热结构部件上具有良好的应用前景。但CMC-SiC的硬度高且材料各向异性,属于难加工材料,常规切削加工（CM）技术难以实现其高精度、高质量、高效率的加工。因此,探寻一种新型加工技术来改善其加工性能具有重要的研究意义。激光辅助切削加工（LAM）技术可以降低切削力和切削能量、延长刀具使用寿命、提高加工表面质量。目前国内将LAM技术应用到CMC-SiC加工方向分支当中的科研人员寥寥无几。本文对CMC-SiC中的3D针刺编织碳纤维增强碳化硅（Cf/Si C）陶瓷基复合材料进行了激光辅助高速微车削温度场分析与试验研究,具体研究内容包括以下几个方面:首先,构建了CMC-SiC激光加热温度场数学模型和有限元模型。通过试验与仿真相结合的方式验证了模型的正确性,分析了不同激光功率密度和工件转速对CMC-SiC激光加热表面、切削层以及径向温度场分布的影响,为后续切削过程仿真参数设置以及切削试验工艺参数选择提供了理论依据。其次,构建了CMC-SiC激光辅助高速微切削有限元模型。在CM和LAM的基础上,进行了不同工件转速对切屑以及刀尖温度场影响规律的对比研究,将仿真分析结果作为激光辅助高速微切削试验温度场优化控制的依据。再次,依据温度场模拟仿真结果得出试验所用的工艺参数范围,开展CMC-SiC激光辅助高速微切削试验研究。基于CM和LAM两种技术条件,展开了不同工件转速、进给速度、切削深度、激光功率密度对切削力以及刀具磨损影响规律的对比分析,得出LAM可以有效降低切削过程中的切削力大小,改善刀具磨损。最后,对CM和LAM条件下各加工参数对CMC-SiC表面质量的影响规律进行了对比研究。分析了表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力变化规律,得到LAM可以明显改善CMC-SiC切削后的表面质量,证明了LAM技术的可行性与有效性。通过对以上内容的研究,最终达到控制CMC-SiC激光辅助高速微切削温度场、优化工艺参数、提高加工表面质量、降低切削力、减少刀具磨损等目的。
二、碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展（论文提纲范文）
（1）陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 陶瓷基复合材料特性 |
| 3 陶瓷基复合材料热端部件应用 |
| 3.1 燃烧室及火焰筒 |
| 3.2 涡轮叶片和端壁 |
| 3.3 涡轮盘和涡轮外环 |
| 3.4 喷管调节片/密封片和混合段 |
| 4 航空发动机部件级流动传热实验研究 |
| 4.1 合金热端部件流动传热实验研究模化方法 |
| 4.2 CMC热端部件流动传热实验研究方法 |
| 5 结论 |
（2）陶瓷基复合材料加工技术及其表面亚表面损伤机制研究进展（论文提纲范文）
| 1 陶瓷基复合材料传统加工技术研究进展 |
| 1.1 传统机械加工工艺 |
| 1.2 激光加工 |
| 1.3 超声加工 |
| 1.4 水射流加工 |
| 1.5 电火花加工 |
| 2 陶瓷基复合材料多能场复合加工技术研究现状 |
| 2.1 水射流激光复合加工技术 |
| 2.2 超声电火花复合加工技术 |
| 2.3 其他类复合加工技术 |
| 2.4 小结 |
| 3 陶瓷基复合材料表面亚表面损伤机制 |
| 3.1 损伤形式 |
| 3.2 理论及模型 |
| 4 结语 |
（4）高性能含锆碳化硅陶瓷纤维的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 碳化硅纤维的制备方法 |
| 1.2.1 化学气相沉积法 |
| 1.2.2 活性碳纤维碳热还原法 |
| 1.2.3 微粉烧结法 |
| 1.2.4 先驱体转化法 |
| 1.3 连续碳化硅纤维发展现状 |
| 1.3.1 第一代碳化硅纤维 |
| 1.3.2 第二代碳化硅纤维 |
| 1.3.3 第三代碳化硅纤维 |
| 1.3.4 国内碳化硅纤维研究进展 |
| 1.4 SiC陶瓷基复合材料研究进展及应用前景 |
| 1.4.1 航天航空热结构材料 |
| 1.4.2 先进核能材料 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 第2章 材料制备与分析测试方法 |
| 2.1 实验原料及实验设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 复相陶瓷纤维制备 |
| 2.2.1 先驱体处理 |
| 2.2.2 熔融纺丝 |
| 2.2.3 不熔化处理 |
| 2.2.4 纤维热解 |
| 2.2.5 纤维高温烧结 |
| 2.3 材料性能表征与分析 |
| 2.3.1 理化性质表征与分析 |
| 2.3.2 物相组成形貌表征与电子分析 |
| 2.3.3 纤维力学性能测试 |
| 第3章 SiC-ZrC陶瓷纤维的制备与性能研究 |
| 3.1 SiC-ZrC陶瓷纤维的制备 |
| 3.1.1 聚锆碳硅烷先驱体的预处理 |
| 3.1.2 熔融纺丝 |
| 3.1.3 电子束交联 |
| 3.1.4 纤维热解 |
| 3.1.5 纤维烧结 |
| 3.2 SiC-ZrC陶瓷纤维组成与结构表征 |
| 3.2.1 化学组成分析 |
| 3.2.2 AES和EMPA分析 |
| 3.2.3 XRD分析 |
| 3.2.4 XPS分析 |
| 3.2.5 Raman分析 |
| 3.3 SiC-ZrC陶瓷纤维热稳定性能 |
| 3.3.1 热处理后纤维形貌变化 |
| 3.3.2 热处理后纤维的组成与结构 |
| 3.3.3 热处理后纤维力学性能 |
| 3.4 SiC-ZrC陶瓷纤维抗氧化性能 |
| 3.4.1 高温氧化后纤维形貌和组成分析 |
| 3.4.2 高温氧化后纤维结构分析 |
| 3.4.3 SiC-ZrC纤维高温氧化力学性能分析 |
| 3.4.4 SiC-ZrC纤维高温氧化动力学分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 SiC-ZrB_2陶瓷纤维的制备与性能研究 |
| 4.1 不同交联方式对含锆碳化硅纤维的影响 |
| 4.1.1 NO_2/BCl_3交联 |
| 4.1.2 BCl_3/NH_3交联 |
| 4.1.3 电子束/BCl_3交联 |
| 4.2 SiC-ZrB_2复相陶瓷纤维性能研究 |
| 4.2.1 SiC-ZrB_2复相陶瓷纤维成分、组成与结构 |
| 4.2.2 SiC-ZrB_2复相陶瓷纤维高温抗蠕变性能 |
| 4.2.3 SiC-ZrB_2复相陶瓷纤维高温抗氧化性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 SiC-ZrB_2纤维的脱碳与性能研究 |
| 5.1 聚锆碳硅烷纤维在氢气中的热解 |
| 5.2 SiC-ZrB_2复相陶瓷纤维在不同温度下的热处理 |
| 5.2.1 1400 ℃热处理 |
| 5.2.2 1500 ℃热处理 |
| 5.2.3 1600 ℃热处理 |
| 5.2.4 1800 ℃热处理 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）2.5D机织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 SiC纤维及预制体介绍 |
| 1.2.1 SiC纤维 |
| 1.2.2 预制体概述 |
| 1.3 SiC_f/SiC纺织复合材料研究现状 |
| 1.3.1 SiC_f/SiC纺织复合材料的细观结构 |
| 1.3.2 SiC_f/SiC纺织复合材料力学性能试验表征 |
| 1.3.3 SiC_f/SiC纺织复合材料宏细观力学性能数值模拟 |
| 1.4 本课题的研究内容及创新点 |
| 1.4.1 本课题的研究内容 |
| 1.4.2 本课题创新点 |
| 第二章 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料制备及细观结构重构 |
| 2.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料的制备 |
| 2.1.1 2.5D机织SiC纤维预制体的制备 |
| 2.1.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料的制备 |
| 2.2 Micro-CT扫描观测纤维束及孔隙形态 |
| 2.3 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料纤维束的重构 |
| 2.3.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料纤维束提取 |
| 2.3.2 纤维束特征参数的统计分析及重构 |
| 2.4 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料孔隙的重构 |
| 2.4.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料中的孔隙特征 |
| 2.4.2 孔隙统计分析及随机孔隙模型重构 |
| 本章小结 |
| 第三章 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料拉伸力学行为及失效机理 |
| 3.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料试验研究 |
| 3.1.1 拉伸试验 |
| 3.1.2 拉伸力学行为 |
| 3.1.3 宏细观破坏模式及拉伸失效机理分析 |
| 3.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料拉伸数值模拟 |
| 3.2.1 单胞细观模型建立 |
| 3.2.2 单胞材料模型 |
| 3.2.3 单胞有限元模型周期性边界条件 |
| 3.2.4 单胞刚度预测 |
| 本章小结 |
| 第四章 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲力学行为及失效机理 |
| 4.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲试验研究 |
| 4.1.1 弯曲试验 |
| 4.1.2 弯曲力学行为 |
| 4.1.3 细观破坏模式及弯曲失效机理分析 |
| 4.1.4 微观破坏模式及弯曲失效机理分析 |
| 4.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲有限元模拟 |
| 4.2.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲有限元模型 |
| 4.2.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲有限元模型 |
| 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（6）CNT纸/SiC自封闭层状复合材料的力学与抗氧化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 SiC陶瓷及其复合材料 |
| 1.2.1 SiC陶瓷性能特点 |
| 1.2.2 SiC陶瓷补强增韧方法 |
| 1.3 CNTs及其复合材料 |
| 1.3.1 CNTs性能特点 |
| 1.3.2 CNTs增韧氧化物陶瓷基复合材料 |
| 1.3.3 CNTs增韧非氧化物陶瓷基复合材料 |
| 1.3.4 CNTs增强SiC陶瓷基复合材料目前存在的问题 |
| 1.4 选题依据、研究意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 选题依据 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 1.4.3 主要研究内容 |
| 第2章 实验方法及性能测试 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验原料 |
| 2.3 实验设备 |
| 2.4 CNT纸/SiC自封闭层状梯度材料的工艺流程 |
| 2.5 CNT纸/SiC层状复合材料的制备 |
| 2.5.1 CNT纸的制备 |
| 2.5.2 CNT纸的浸渍 |
| 2.5.3 固化和烧结 |
| 2.6 表征与性能测试 |
| 2.6.1 试样体积密度和气孔率测试 |
| 2.6.2 显微结构分析 |
| 2.6.3 X射线衍射分析 |
| 2.6.4 力学性能测试 |
| 2.6.5 试样抗氧化测试 |
| 第3章 CNT纸/SiC自封闭层状复合材料的显微结构特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CNT纸/SiC层状复合材料的体积密度和开气孔率 |
| 3.3 CNT纸/SiC层状复合材料的物相组成和微结构分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CNT纸/SiC自封闭层状复合材料的力学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CNT纸/SiC层状复合材料的力学性能分析 |
| 4.3 CNT纸/SiC自封闭层状复合材料断面的微结构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 CNT纸/SiC自封闭层状复合材料抗氧化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CNT纸/SiC层状复合材料氧化后体积密度和开气孔率 |
| 5.3 CNT纸/SiC层状复合材料氧化后物相组成和微结构分析 |
| 5.3.1 CNT纸/SiC层状复合材料物相组成 |
| 5.3.2 CNT纸/SiC层状复合材料显微结构 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的学术成果 |
| 致谢 |
（7）基于SLS和PIP的SiCp/SiC陶瓷基复合材料成型机理及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究目的和意义 |
| 1.2 SiC陶瓷材料研究现状 |
| 1.3 SLS成型陶瓷材料研究现状 |
| 1.4 PIP工艺制备SiC陶瓷基复合材料研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 试验材料与研究方法 |
| 2.1 试验用原材料 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.3 制备工艺技术路线 |
| 2.4 物相与微观组织表征方法 |
| 2.5 物理与力学性能测试方法 |
| 第3章 SiC陶瓷初坯的SLS成型工艺优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复合粉体的制备 |
| 3.2.1 SiC粉体的选择 |
| 3.2.2 粘结剂的选择 |
| 3.2.3 SiC/E-12复合粉体的制备 |
| 3.3 SiC陶瓷初坯的SLS成型工艺 |
| 3.3.1 SiC陶瓷初坯的SLS成型原理 |
| 3.3.2 SiC陶瓷初坯的SLS成型工艺参数 |
| 3.4 SiC陶瓷初坯的SLS成型工艺优化 |
| 3.4.1 粉体粒径对SiC陶瓷初坯成型工艺的影响与优化 |
| 3.4.2 工艺参数对SiC陶瓷初坯成型工艺的影响与优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 SLS成型SiC陶瓷初坯的后处理与致密化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 脱脂工艺对SLS成型SiC陶瓷初坯性能的影响 |
| 4.2.1 脱脂工艺原理与工艺过程 |
| 4.2.2 脱脂工艺对SiC陶瓷初坯尺寸精度的影响 |
| 4.2.3 脱脂后SiC试件的孔隙率、密度和微观形貌 |
| 4.3 SiC_P/SiC陶瓷基复合材料的致密化 |
| 4.3.1 PIP工艺流程与原理 |
| 4.3.2 致密化SiC_P/SiC陶瓷基复合材料的表征 |
| 4.4 打印方向对SiC_p/SiC陶瓷基复合材料性能的影响 |
| 4.4.1 打印方向设计 |
| 4.4.2 打印方向对SiC_p/SiC陶瓷基复合材料性能的影响 |
| 4.5 树脂含量对SiC_p/SiC陶瓷基复合材料性能的影响 |
| 4.5.1 树脂含量对材料成型性的影响 |
| 4.5.2 树脂含量对材料尺寸精度的影响 |
| 4.5.3 树脂含量对材料孔隙率和密度的影响 |
| 4.5.4 树脂含量对材料强度的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的高温性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的氧化机理与力学性能 |
| 5.2.1 SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的高温氧化机理 |
| 5.2.2 氧化温度对SiC_p/SiC陶瓷基复合材料力学性能的影响 |
| 5.3 SiC_p/SiC陶瓷基点阵复合材料的力学性能 |
| 5.3.1 SiC_p/SiC陶瓷基点阵复合材料试件的制备 |
| 5.3.2 SiC_p/SiC陶瓷基点阵复合材料试件的室温与高温力学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 短切碳纤维增强SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的制备与性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 短切碳纤维增强SiC_p/SiC陶瓷基复合材料初坯成型工艺 |
| 6.2.1 复合粉体的制备与初坯成型 |
| 6.2.2 短切碳纤维增强SiC_p/SiC陶瓷基复合材料初坯微观形貌 |
| 6.3 短切碳纤维增强SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的微观结构与物理性能 |
| 6.3.1 短切碳纤维增强SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的微观形貌表征 |
| 6.3.2 短切碳纤维增强SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的物理性能 |
| 6.4 短切碳纤维增强SiC_p/SiC陶瓷基复合材料的力学性能 |
| 6.4.1 短切碳纤维对SiC_p/SiC陶瓷基复合材料弯曲强度的影响 |
| 6.4.2 短切碳纤维对SiC_p/SiC陶瓷基复合材料断裂韧性的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要创新成果 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间发表的专利 |
| 致谢 |
（8）变温环境下碳化硅纤维导热性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 碳化硅纤维应用前景 |
| 1.1.2 尺寸效应 |
| 1.2 导热性能测量方法 |
| 1.2.1 稳态法 |
| 1.2.2 瞬态法 |
| 1.3 瞬态电热技术 |
| 1.3.1 方法简介 |
| 1.3.2 镀膜技术 |
| 1.4 低温技术 |
| 1.4.1 低温获得方法 |
| 1.4.2 低温保持方法 |
| 1.5 研究内容及目的 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究目的 |
| 第2章 碳化硅材料概述 |
| 2.1 单晶碳化硅 |
| 2.1.1 单晶碳化硅结构及性能 |
| 2.1.2 单晶碳化硅制备 |
| 2.2 连续SiC纤维的制备方法 |
| 2.3 连续SiC纤维的应用 |
| 2.4 连续SiC纤维的研究现状 |
| 2.4.1 连续SiC纤维制备现状 |
| 2.4.2 连续SiC纤维热物性研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 实验测量 |
| 3.1 实验原理 |
| 3.1.1 低温环境控温 |
| 3.1.2 TET实验原理 |
| 3.1.3 实验仪器搭建 |
| 3.2 实验测量过程 |
| 3.2.1 样品处理 |
| 3.2.2 实验前准备 |
| 3.2.3 TET测量 |
| 3.3 数据处理 |
| 3.3.1 金薄膜的影响 |
| 3.3.2 热辐射的影响 |
| 3.3.3 真实导热系数 |
| 3.4 误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 实验结果及分析 |
| 4.1 导热性能测量结果 |
| 4.1.1 体积比热随温度变化 |
| 4.1.2 导热系数随温度变化 |
| 4.2 结构与导热性能的关系 |
| 4.2.1 尺寸效应对导热性能的影响 |
| 4.2.2 声子散射对导热性能的影响 |
| 4.3 温度对材料结构的影响 |
| 4.3.1 阻温系数模型 |
| 4.3.2 阻温系数与晶体结构 |
| 4.3.3 理想导热性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
| 致谢 |
（9）二维C/SiC复合材料弹性性能预测及失效研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 C/SiC复合材料研究概述 |
| 1.2.1 C/SiC复合材料发展与应用 |
| 1.2.2 C/SiC复合材料弹性性能研究 |
| 1.2.3 C/SiC复合材料损伤失效研究 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 2 复合材料力学分析基本理论 |
| 2.1 单层复合材料宏观力学分析 |
| 2.1.1 各向异性弹性力学基础 |
| 2.1.2 常用强度理论 |
| 2.2 复合材料细观力学分析 |
| 2.2.1 刚度分析方法 |
| 2.2.2 强度分析方法 |
| 2.3 编织复合材料刚度预测模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 二维C/SiC复合材料细观模型及弹性性能研究 |
| 3.1 二维编织复合材料细观模型 |
| 3.1.1 单胞几何模型 |
| 3.1.2 单胞体素模型 |
| 3.1.3 周期性边界条件 |
| 3.2 二维C/SiC复合材料弹性性能计算 |
| 3.2.1 纤维束材料性能计算 |
| 3.2.2 孔洞单元的有限元实现 |
| 3.2.3 复合材料弹性性能计算 |
| 3.3 二维C/SiC复合材料弹性模量的影响因素 |
| 3.3.1 组分材料性能的影响 |
| 3.3.2 细观结构变化的影响 |
| 3.3.3 多因素下模量预测组合公式 |
| 3.3.4 多因素下模量预测修正公式 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 二维C/SiC复合材料随机模型及失效研究 |
| 4.1 二维C/SiC复合材料非线性力学行为分析 |
| 4.2 二维C/SiC复合材料力学参数随机模型 |
| 4.2.1 岩石材料破坏分析中的力学参数非均匀性 |
| 4.2.2 二维C/SiC复合材料力学参数随机模型及有限元实现 |
| 4.3 二维C/SiC复合材料损伤失效模拟 |
| 4.3.1 唯象本构模型 |
| 4.3.2 失效准则 |
| 4.3.3 UMAT子程序实现 |
| 4.4 算例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）CMC-SiC激光辅助高速微切削温度场分析与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 CMC-SiC加工技术研究现状 |
| 1.2.2 激光辅助切削技术研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 CMC-SiC激光加热温度场分析 |
| 2.1 CMC-SiC激光加热温度场模型构建 |
| 2.1.1 激光加热温度场数学模型构建 |
| 2.1.2 激光加热温度场有限元模型构建 |
| 2.2 CMC-SiC有限元模型验证与激光吸收率确定 |
| 2.3 激光加热温度场分析 |
| 2.3.1 功率密度对CMC-SiC表面温度场影响规律 |
| 2.3.2 工件转速对CMC-SiC表面温度场影响规律 |
| 2.3.3 切削层温度场分析 |
| 2.3.4 CMC-SiC径向温度场变化规律 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 CMC-SiC激光辅助高速微切削温度场分析 |
| 3.1 CMC-SiC切削加工基本理论 |
| 3.2 CMC-SiC切削模型构建 |
| 3.2.1 CMC-SiC切削模型属性 |
| 3.2.2 CMC-SiC模型预定义温度场处理 |
| 3.3 激光辅助高速微切削温度场分析 |
| 3.3.1 CMC-SiC切屑温度场分析 |
| 3.3.2 刀尖温度场分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CMC-SiC激光辅助高速微切削试验研究 |
| 4.1 激光辅助高速微切削试验系统 |
| 4.2 切削试验工艺参数选择与方案设计 |
| 4.2.1 工艺参数选择 |
| 4.2.2 试验方案设计 |
| 4.2.3 检测流程 |
| 4.3 不同工艺参数对切削力影响规律研究 |
| 4.3.1 切削力数据采集与处理 |
| 4.3.2 工件转速对切削力的影响规律 |
| 4.3.3 进给速度对切削力的影响规律 |
| 4.3.4 切削深度对切削力的影响规律 |
| 4.3.5 功率密度对切削力的影响规律 |
| 4.3.6 切削力正交试验设计及极差优化分析 |
| 4.4 不同工艺参数下刀具磨损变化规律研究 |
| 4.4.1 不同工件转速下刀具磨损变化规律分析 |
| 4.4.2 不同进给速度下刀具磨损变化规律分析 |
| 4.4.3 不同切削深度下刀具磨损变化规律分析 |
| 4.4.4 不同功率密度下刀具磨损变化规律分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 激光辅助高速微切削试验表面质量研究 |
| 5.1 不同工艺参数对表面粗糙度影响规律研究 |
| 5.1.1 CMC-SiC表面粗糙度评定方法 |
| 5.1.2 工件转速对表面粗糙度的影响规律 |
| 5.1.3 进给速度对表面粗糙度的影响规律 |
| 5.1.4 切削深度对表面粗糙度的影响规律 |
| 5.1.5 功率密度对表面粗糙度的影响规律 |
| 5.1.6 表面粗糙度正交试验设计及极差优化分析 |
| 5.2 激光辅助高速微切削表面形貌研究 |
| 5.2.1 CMC-SiC加工缺陷表现形式 |
| 5.2.2 CMC-SiC宏观表面形貌分析 |
| 5.2.3 不同纤维方向下CMC-SiC微观表面形貌分析 |
| 5.3 不同工艺参数对表面残余应力影响规律研究 |
| 5.3.1 工件转速对残余应力的影响规律 |
| 5.3.2 进给速度对残余应力的影响规律 |
| 5.3.3 切削深度对残余应力的影响规律 |
| 5.3.4 功率密度对残余应力的影响规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
四、碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展（论文参考文献）
- [1]陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展[J]. 杜昆,陈麒好,孟宪龙,王力泉,裴祥鹏,焦英辰,李华容,刘存良. 推进技术, 2022(02)
- [2]陶瓷基复合材料加工技术及其表面亚表面损伤机制研究进展[J]. 王晓博,李璐璐,赵波,宋超胜. 表面技术, 2021(12)
- [3]连续纤维增强ZrO2陶瓷基复合材料研究进展[J]. 张稳,向阳,彭志航,曹峰. 现代技术陶瓷, 2021(03)
- [4]高性能含锆碳化硅陶瓷纤维的制备与性能研究[D]. 张浩. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021(01)
- [5]2.5D机织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究[D]. 杨甜甜. 江南大学, 2021(01)
- [6]CNT纸/SiC自封闭层状复合材料的力学与抗氧化性能研究[D]. 任璇璇. 西安建筑科技大学, 2021(01)
- [7]基于SLS和PIP的SiCp/SiC陶瓷基复合材料成型机理及其性能研究[D]. 张坤. 哈尔滨理工大学, 2021(01)
- [8]变温环境下碳化硅纤维导热性能研究[D]. 王钰婷. 青岛理工大学, 2021(02)
- [9]二维C/SiC复合材料弹性性能预测及失效研究[D]. 刘坤. 大连理工大学, 2021(01)
- [10]CMC-SiC激光辅助高速微切削温度场分析与试验研究[D]. 田纪文. 长春理工大学, 2021(02)