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2014年 第57卷 6期
刊出日期：2014-03-15
封面文章
专稿
论坛
陶瓷基复合材料应用
功能陶瓷及抗氧化技术
专题
封面文章
10
连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用
王鸣，董志国，张晓越，姚博
本研究通过对国外连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的分析，结合航空发动机设计对于复合材料构件的使用要求，从发动机材料工程化应用的角度，提出国内连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究中还需要解决的问题，并且提出相应的建议。
2014 Vol. 57 (6): 10-13 [
摘要
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专稿
14
商用航空发动机陶瓷基复合材料部件的研发应用及展望
高铁，洪智亮，杨娟
陶瓷基复合材料由连续纤维增韧补强陶瓷基体，具有低密度、高硬度、耐热和耐化学气氛，加之其固有的性能，在广泛的领域，如航空发动机热端结构件、尾喷系统以及内燃机应用中，被视为取代高温合金、实现减重增效 “升级换代材料”之首选。
2014 Vol. 57 (6): 14-21 [
摘要
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论坛
24
自愈合C/SiC陶瓷基复合材料的制备工艺与性能*
成来飞，左新章，刘永胜，殷小玮，栾新刚，张立同
为了提高CMC-SiC高温抗氧化性和长时间服役的寿命，必须对CMC-SiC进行自愈合改性，使裂纹和孔洞处能够原位自生成玻璃相，以达到在服役过程中主动封填的效果，阻止氧化性介质向内扩散，降低PyC和C纤维的氧化损伤。
2014 Vol. 57 (6): 24-29 [
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30
PIP工艺制备陶瓷基复合材料的研究现状
周新贵
陶瓷基复合材料具有高熔点、低密度、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，在航空航天及核裂变、核聚变领域具有广泛的应用潜力，连续纤维增韧的陶瓷基复合材料是目前的研究热点。
2014 Vol. 57 (6): 30-34 [
摘要
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35
SiC/SiC复合材料MI工艺制备技术
董绍明，胡建宝，张翔宇
以碳化硅纤维或其他无机纤维复合陶瓷基体的新型材料兼具纤维与陶瓷的优点，具备高比强度、高比模量、抗氧化、耐烧蚀等优势，是下一代商用航空发动机耐热结构件的理想材料。以连续SiC纤维增韧SiC陶瓷基复合材料为代表的CMC，作为热端部件首选的复合材料，与传统的高温合金相比，其优势在于拥有更低的密度和更高的耐温能力。
2014 Vol. 57 (6): 35-40 [
摘要
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41
先驱体转化连续SiC纤维研究进展
王浩，王军，宋永才，简科，邵长伟
连续SiC纤维是一种具有高抗拉强度、耐高温、抗氧化及与陶瓷基体良好相容性的新型陶瓷纤维，在航天、航空、兵器、船舶和核工业等高技术领域具有广泛的应用前景。
2014 Vol. 57 (6): 41-44 [
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50
陶瓷基复合材料环境障涂层研究进展
王岭，焦健，焦春荣
在发动机工作环境下，高温、腐蚀介质、燃气冲刷以及复杂应力环境等多因素交互作用，SiC陶瓷基复合材料表面稳定性急剧恶化，成为制约其应用于航空发动机热端部件的主要因素之一。环境障涂层（Environmental Barrier Coatings, EBC）可以有效解决这一难题，成为SiC陶瓷基复合材料应用于高推重比航空发动机热端部件的关键技术。
2014 Vol. 57 (6): 50-53 [
摘要
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54
陶瓷基复合材料力学行为研究进展
王波，矫桂琼，杨成鹏，郭洪宝，李潘
以C/SiC和SiC/SiC复合材料为典型代表的连续纤维增韧陶瓷基复合材料，因为其在高温环境下稳定且优异的力学性能，以及类似于金属材料的韧性断裂破坏行为，使得其在某些特定的材料使用领域，如航空航天领域，具有无可替代的重要地位。
2014 Vol. 57 (6): 54-57 [
摘要
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专题
60
创新陶瓷基复材制备技术体系 突破技术应用瓶颈——访国防科技大学航天科学与工程学院副院长王军
良辰
目前，第二代连续SiC纤维制备的关键技术已经实现全面突破，在现有年产百千克试验线上制备的第二代SiC纤维力学性能、耐高温性能以及复合工艺性能等指标达到日本Hi-Nicalon纤维水平，已经向用户单位提供数十千克产品，第三代连续SiC纤维和吸波SiC纤维已实现千克级的连续化制备。
2014 Vol. 57 (6): 60-61 [
摘要
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97
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62
产品制备产业化 引领行业发展——访苏州赛菲集团有限公司总经理田秀梅
良辰
连续碳化硅纤维具有低密度、高强度和高模量的特性，有良好的耐化学腐蚀性、耐盐雾、耐高温和耐辐射性能。在空气中，比碳纤维和硼纤维具有更好的高温稳定性；具有半导体性能，通过改变制备条件可以在10-1~107Ω·cm范围内调控其电阻率；具有吸波性、NTC特性（红外传感器）；与金属相容性好，并具有可编织性，常用于聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料的增强材料。
2014 Vol. 57 (6): 62-63 [
摘要
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64
聚焦陶瓷基复材结构研发 推进工程应用——访中航工业复合材料技术中心技术发展部副部长焦健
良辰
陶瓷基复合材料属于新型材料，国外仅在部分军用发动机上实现了真正的应用，而在商用发动机上的应用仍处于测试阶段，尚未形成标准，因此，陶瓷基复合材料的工程应用可借鉴的国外经验也不多。前些年，我国陶瓷基复合材料的研究主要集中在原材料（SiC纤维）突破和制备工艺研究两方面，特别是国防科技大学和西北工业大学在这些方面做出了突出的贡献，而且也是整个行业的先行者。
2014 Vol. 57 (6): 64-65 [
摘要
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89
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陶瓷基复合材料制备工艺
66
气相渗硅制备C/SiC复合材料*
严春雷，刘荣军，张长瑞，曹英斌，林栋，王静，于坤，周浩
C/SiC复合材料具有轻质、高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数、耐磨损、热稳定性好等诸多优点，是新一代高温热结构材料，在空间光学系统、飞行器热防护系统、车辆和飞机的制动系统等领域得到了广泛的应用。本文首先对C/SiC复合材料的优良性能和制备工艺作简要介绍，随后重点介绍气相渗硅制备C/SiC复合材料的工艺设计及工艺优化研究，最后，对气相渗硅制备C/SiC复合材料需要进一步解决的问题作了小结。
2014 Vol. 57 (6): 66-71 [
摘要
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72
基于聚碳硅烷裂解度场的PIP工艺控制方案
王宇，焦健，邱海鹏
以聚碳硅烷为前驱体采用PIP工艺制造陶瓷基复合材料构件，在裂解炉升温过程中，由于炉内温度场空间分布上存在的差异，以及炉内不同区域的实际升温过程相对于控温程序的滞后性，导致了裂解场分布不均匀。以聚碳硅烷热裂解动力学为基础，通过温度场与裂解度场的对应关系，阐述裂解度场的计算过程，并提出应用裂解度场的PIP工艺质量一致性控制方案。
2014 Vol. 57 (6): 72-74 [
摘要
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75
以一种新型先驱体制备SiC/SiC复合材料高温弯曲性能研究*
罗征，周新贵，余金山，曹鹤
以新型先驱体LPVCS(含乙烯基液态聚碳硅烷)为原料，以经CVD裂解碳（PyC）界面改性的KD-1型SiC纤维作为增强相，采用先驱体浸渍裂解工艺 ( PIP ) 制备三维编织SiC/SiC复合材料，并对其室温及1300℃弯曲性能测试表征。试验结果表明，采用LPVCS为先驱体制备SiC/SiC复合材料，降低了材料制备周期，且9个周期后材料密度达到2.14g/cm3，开孔率为10.8%。在1300℃空气环境中，SiC/SiC复合材料弯曲强度达到470.2MPa，断裂韧性达到20.7MPa·m1/2。采用扫描电镜对SiC/SiC复合材料1300℃下断口形貌进行观察，SiC纤维存在一定拔出；断口表面存在较为严重的氧化现象，这是导致材料弯曲强度降低的主要原因。
2014 Vol. 57 (6): 75-78 [
摘要
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79
不同界面层体系对SiCf/SiC复合材料性能的影响
庞宝琳，焦健，王宇，邱海鹏，李秀倩，陈明伟，邹豪，高淑雅
主要研究无界面层、裂解碳和氮化硼3种界面层体系对 SiCf/SiC 复合材料力学性能的影响：首先，三维四向编织的 SiC 纤维预制体分别经过无界面层处理、裂解碳界面层制备（CVI 工艺）和 BN界面层制备（PIP 工艺）3种不同工艺处理；以聚碳硅烷为原料，采用 PIP 工艺制备出3种 SiCf/SiC 陶瓷基复合材料工艺试验件；对工艺试验件的基本力学性进行研究，评价不同纤维预制体处理工艺对材料性能的影响。研究结果表明，无涂层复合材料样品的弯曲强度最高；具有 PyC 涂层复合材料的弯曲强度略有下降，但断裂韧性较高；具有 BN 界面层的复合材料弯曲强度和断裂韧性均出现了较大程度的降低。3个样品力学性能的差别主要与纤维/界面层/基体之间作用力有关。本研究结果可以用于 SiCf/SiC复合材料构件制造工作中，为制造工艺的初步筛选提供参考依据。
2014 Vol. 57 (6): 79-82 [
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83
碳化硅纤维长丝机织预制件织造关键技术
田秀梅，马晓东，张博，田西锋，赵玉梅
碳化硅SiC纤维具有高强度、高模量、耐高温等特性，主要用于耐高温材料和复合材料增强相，但因其脆性大,织造过程易起毛、断裂，故较难实现自动化织造。分析了碳化硅纤维的性能及对织造过程带来的困难，介绍了赛菲集团碳化硅纤维长丝织造的专用设备，重点介绍了其整经和多经轴送经系统以及碳化硅纤维长丝结构工艺设计的要领。
2014 Vol. 57 (6): 83-85 [
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86
聚碳硅烷的环保高效型工业合成方法研究
张卫中，杜亮，付大禹，杨凯，董小虎，蒋伟鸣
以未经水洗、干燥处理的聚二甲基硅烷粗产物为原料，常压裂解合成聚碳硅烷（PCS），通过FT-IR、GPC和TGA对PCS的结构和性能进行表征，测试结果与“Yajima法”制备的聚碳硅烷“PC-470”相近。与“Yajima法”相比较，PCS合成工艺简单、合成周期短、生产成本低、环境污染少，适宜于产业化放大生产。
2014 Vol. 57 (6): 86-88 [
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陶瓷基复合材料应用
89
陶瓷基复合材料不同加工工艺的表面形貌分析研究
焦健，王宇，邱海鹏，陈明伟，李秀倩，高淑雅，张文武
主要对比分析了机械加工、高压水射流加工、激光加工的3种不同加工工艺对SiCf/SiC复合材料表面形貌的影响。结果显示机械加工与高压水射流加工表面孔洞和微裂纹均较多，水切割表面呈现出纤维拔出状态；空气环境中激光加工的表面平整，出现了封孔特征，孔洞和微裂纹数量少，氮气环境中激光加工的表面形貌生长了一层SiC晶粒，可起到愈合表面孔洞和微裂纹的作用。
2014 Vol. 57 (6): 89-92 [
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93
C/SiC复合材料在航空发动机环境中损伤机理研究
栾新刚，姚改成，梅辉，成来飞
以航空发动机中等载荷静止部件的服役环境为应用背景，通过等效模拟系统和高温风洞系统结合的方法深入研究C/SiC复合材料在航空发动机环境中的损伤机理，研究了温度、燃气速率、应力对加速系数的影响，以及预制体结构和燃气速率对耦合环境氧化的影响，并且可以通过计算承载区域的氧化速率来实现初步的寿命预测。
2014 Vol. 57 (6): 93-99 [
摘要
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100
碳陶刹车材料的研究进展
徐兴亚，张立同，成来飞，范尚武
碳陶（C/SiC）刹车材料是近年来发展的一种新型刹车材料，具有密度低、耐高温、摩擦性能高且稳定等优点，在高速列车、飞机等高能刹车领域具有广泛的应用前景。刹车材料是结构/功能一体化材料，纤维预制体结构对材料的热物理性能、摩擦磨损性能和力学性能有很大影响。针对不同预制体类型，对C/SiC刹车材料的制备、微结构和摩擦磨损性能进行了系统介绍。同时，介绍了C/SiC刹车材料的改性方法。
2014 Vol. 57 (6): 100-103 [
摘要
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104
耐高温连续碳化硅纤维的性能探讨及应用
马小民，冯春祥，何立军，陈虎，陆仁，张春苏
通过比较碳纤维与SiC纤维的性能特点，介绍了连续SiC纤维的制备路径和国内外连续SiC纤维的发展进程，通过跟踪国外SiC纤维的应用，指出国产SiC纤维的应用牵引是发展的源动力。
2014 Vol. 57 (6): 104-108 [
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109
碳化硅增强金属基复合材料的新型制备工艺
张冀，陈金梅，冉申，代建勇，张寅，管铜林
综述碳化硅增强金属基复合材料的几种主要制备方法,重点阐述了创新性的以β-SiC球形纳米粉体为增强相，利用金属粉末注射成型工艺制备碳化硅增强金属基复合材料的原理、流程和优点。对产品性能进行测试，并与国外产品进行对比，结果表明产品具有高精度、高性能、低成本、耐盐雾性好等优点。最后对碳化硅增强金属基复合材料的发展和应用进行了展望。
2014 Vol. 57 (6): 109-112 [
摘要
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161
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功能陶瓷及抗氧化技术
113
吸波型SiC陶瓷材料的研究进展
张亚君，殷小玮，张立同，成来飞
随着电子产品的广泛应用，电磁波泄露和干扰成为普遍问题，迫切需要发展新一代高性能吸波材料。SiC陶瓷及陶瓷基复合材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、高强度、低密度、介电性能可设计等优异特性，是极具潜力的吸波型热结构材料。化学气相渗透和先驱体转化陶瓷法可实现陶瓷材料的微结构设计，是制备高性能吸波型热结构陶瓷的主要方法，日益受到关注。本文综述了吸波型热结构陶瓷的设计与制备方法及其吸波机理。
2014 Vol. 57 (6): 113-118 [
摘要
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148
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119
Ba
0.75
Sr
0.25
Al
2
Si
2
O
8
粉体的制备及其抗氧化性能初步评价*
焦春荣，王岭，陈大明，焦健
采用凝胶固相反应法制备SiC陶瓷基复合材料EBC涂层用Ba0.75Sr0.25Al2Si2O8粉体，并以SiC陶瓷片为基体材料初步评价了BSAS涂层的抗氧化能力。通过DSC/TG确定了凝胶前驱体的热分解情况；利用XRD、SEM、粒度和热膨胀系数的测定对合成粉体进行了表征；对该粉体的抗氧化性能进行了初步评价。结果表明，1200℃下成功制备颗粒中位径3.9μm、分散均匀的BSAS粉体；粉体室温至1200℃的热膨胀系数为5.02×10-6 K-1，与SiC陶瓷有很好的热胀匹配；该涂层可在1300℃、大气环境下保持均匀无开裂，与基体结合紧密，可以基本满足现阶段国内航空用SiC陶瓷基复合材料抗氧化的要求。
2014 Vol. 57 (6): 119-121 [
摘要
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122
溶胶-凝胶法合成ZrO
2
-8%Y
2
O
3
纳米粉体相转变及晶粒生长行为研究
袁武华，黄巧玲，周永江，黄文质
以醋酸为水解催化剂和螯合剂，采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-8%Y2O3 （8YSZ）粉末，利用XRD、SEM方法研究纳米8YSZ粉末热处理后的相成分、晶粒尺寸和形貌的变化，并分析纳米8YSZ粉末中的晶粒生长行为。结果表明：溶剂中添加乙醇不利于纳米8YSZ粉末四方相（t）的稳定；在400~1200℃范围内，随着热处理温度的升高晶粒尺寸逐渐增大；然而纳米8YSZ粉末的晶粒生长活化能在低温区和高温区有所不同，热处理温度低于800℃时的晶粒生长活化能（9.71kJ/mol）明显小于热处理温度高于800℃时的晶粒生长活化能（43.06kJ/mol），这有利于t-8YSZ在低温下结晶，在高温下保持四方相的稳定性。
2014 Vol. 57 (6): 122-125 [
摘要
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126
泡沫碳化硅中碳化硅纳米线的原位生长及结构表征*
高世涛，余金山，周新贵，张长瑞
利用蛋白质发泡法制备泡沫SiC陶瓷，以聚碳硅烷（PCS）为先驱体，采用化学气相沉积（CVD）工艺在泡沫SiC中原位生长出大量SiC纳米线。使用X射线衍射仪，扫描电子显微镜和透射电子显微镜对纳米线的物相组成和微观形貌进行表征。结果表明，纳米线直径为100~200nm，长度达到数百微米，均匀分布在泡沫SiC的气孔中，纳米线由沿<1 1 1>方向生长的β-SiC晶体组成，在纳米线顶端未发现球状催化剂存在，表明其生长机理主要为气-固 （VS）生长机理。
2014 Vol. 57 (6): 126-128 [
摘要
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129
多孔氧化铝陶瓷晶粒异向生长机理研究*
李宝伟，王岭，陈大明，任瑞铭
采用直接发泡法制备多孔氧化铝陶瓷，研究了在1550℃烧结温度下Mg（NO3）2及TiO2对氧化铝陶瓷晶粒生长的影响机理，提出两个氧化铝陶瓷晶粒异向生长模型。结果表明： Mg（NO3）2对氧化铝晶体生长有抑制作用，而TiO2对氧化铝晶体生长有促进作用，同时采用Mg（NO3）和颗粒状TiO2作为烧结助剂能够促使氧化铝晶粒异向生长；并且在氩气气氛中1550℃烧结时，多孔氧化铝陶瓷晶粒各向异性生长更为显著。
2014 Vol. 57 (6): 129-131 [
摘要
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《航空制造技术》被EI数据库收录★
《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
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《航空制造技术》入选WJCI科技期刊世界影响力指数报告（2024）来源期刊
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《航空制造技术》位居航空航天学科科技核心期刊第3名
《航空制造技术》入编中国科协《航空航天领域高质量科技期刊分级目录（2023版）》
《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
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