氮化硼纳米管多级增强SiC f /SiC复合材料制备、结构及性能研究
发布时间：2021-01-21 03:39
连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiCf/SiC）具有低密度、耐高温、抗氧化、高比强度、高比模量等优点,已成为新一代高性能航空发动机热端部件的重要候选材料。引入纤维并设计合适的纤维/基体界面,可激发界面脱粘、裂纹偏转等能量消耗机制,赋予材料非脆性断裂特征。但一方面,纤维间、纤维束间、层间微区基体难以被微米尺度下的能量消耗机制所强韧化,依然为脆性陶瓷;另一方面,微区基体中裂纹萌生阈值较低,且裂纹扩展不受阻碍,最终限制材料的机械性能。因此,作为材料中的薄弱区域,微区基体亟需通过更细微尺度的强韧化机制来改善性能。氮化硼纳米管（BNNTs）具有优异的力学、化学、热稳定性能,抗氧化温度高达900℃,是一种非常有效的纳米增强体。将BNNTs引入至材料中,作为除微米纤维外的第二增强体,于纳米尺度对微区基体进行强韧化,可改善基体的机械性能,最终实现对材料整体性能的优化。本文开发了简化的机械球磨法,即首先对生长原料B粉进行球磨处理,然后在高压氮气气氛下退火,最终成功于纤维表面原位生长BNNTs,构建出BNNTs/纤维多级增强体。本文首先探索了主要工艺参数对纤维表面BNNTs...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：220 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
应用于航空发动机上的SiCf/SiC密封片和调节片：(a)F100发动机；(b)M88-2发动机
iCf/SiC 复合材料在航空发动机其他热端部件上的应用ation of SiCf/SiC composites in hot section components of合材料中，通过引入微米尺度纤维，并设计合适的基体的强韧化。其主要强韧化机理为微裂纹增粘以及纤维拔出等，如图 2.3 所示[12, 13]。上述机观复合材料韧性和裂纹容忍性，使其表现为类似述能量消耗机制仅仅来源于微米尺度纤维增强间基体处于微米尺度，难以被上述微米尺度下能为明显的脆性。因此，这部分微区基体，亟需通一步改善性能。
图 2.3 SiCf/SiC 复合材料内的能量消耗机制[12]g. 2.3 Energy dissipation mechanisms in SiCf/SiC composit米结构，如碳纳米管（CNTs），引入至复合材料二增强体，于纳米尺度实现对上述微区基体的强能。氮化硼纳米管（BNNTs）具有与 CNTs 相似也被认为是一种非常有效的纳米增强体。并且，优异，在 900℃以上才会发生明显氧化失效，因此作为高温氧化环境下服役的 SiCf/SiC 复合材料的NNTs 的基本性能、制备方法以及在复合材料中管概述
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress on Fabrications and Applications of Boron Nitride Nanomaterials:A Review[J]. Xiang-Fen Jiang,Qunhong Weng,Xue-Bin Wang,Xia Li,Jun Zhang,Dmitri Golberg,Yoshio Bando. Journal of Materials Science & Technology. 2015(06)
[2]SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展[J]. 刘宝林,刘荣军,张长瑞,曹英斌. 硅酸盐通报. 2014(05)
[3]AlN/碳掺杂氮化硼纳米管复相陶瓷的制备及性能[J]. 李永利,梁海龙,张久兴. 硅酸盐学报. 2010(08)
[4]氮化硼纳米管的研究进展[J]. 武海顺,贾建峰. 化学进展. 2004(01)
博士论文
[1]氮化硼纳米管的制备及其对氧化铝和氮化硅陶瓷的强韧化作用[D]. 王伟礼.山东大学 2012
[2]3D C/SiC复合材料的环境氧化行为[D]. 殷小玮.西北工业大学 2001
硕士论文
[1]氮化硼、硼碳氮纳米管制备、表征及生长机理的研究[D]. 闭晓帆.广西大学 2013
[2]氮化硼纳米管的高效制备、分散及其机理研究[D]. 班晓磊.景德镇陶瓷学院 2013
[3]纳米氮化硼材料的制备及性能研究[D]. 张亚舫.山东大学 2011
本文编号：2990385
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：220 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
应用于航空发动机上的SiCf/SiC密封片和调节片：(a)F100发动机；(b)M88-2发动机
iCf/SiC 复合材料在航空发动机其他热端部件上的应用ation of SiCf/SiC composites in hot section components of合材料中，通过引入微米尺度纤维，并设计合适的基体的强韧化。其主要强韧化机理为微裂纹增粘以及纤维拔出等，如图 2.3 所示[12, 13]。上述机观复合材料韧性和裂纹容忍性，使其表现为类似述能量消耗机制仅仅来源于微米尺度纤维增强间基体处于微米尺度，难以被上述微米尺度下能为明显的脆性。因此，这部分微区基体，亟需通一步改善性能。
图 2.3 SiCf/SiC 复合材料内的能量消耗机制[12]g. 2.3 Energy dissipation mechanisms in SiCf/SiC composit米结构，如碳纳米管（CNTs），引入至复合材料二增强体，于纳米尺度实现对上述微区基体的强能。氮化硼纳米管（BNNTs）具有与 CNTs 相似也被认为是一种非常有效的纳米增强体。并且，优异，在 900℃以上才会发生明显氧化失效，因此作为高温氧化环境下服役的 SiCf/SiC 复合材料的NNTs 的基本性能、制备方法以及在复合材料中管概述
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress on Fabrications and Applications of Boron Nitride Nanomaterials:A Review[J]. Xiang-Fen Jiang,Qunhong Weng,Xue-Bin Wang,Xia Li,Jun Zhang,Dmitri Golberg,Yoshio Bando. Journal of Materials Science & Technology. 2015(06)
[2]SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展[J]. 刘宝林,刘荣军,张长瑞,曹英斌. 硅酸盐通报. 2014(05)
[3]AlN/碳掺杂氮化硼纳米管复相陶瓷的制备及性能[J]. 李永利,梁海龙,张久兴. 硅酸盐学报. 2010(08)
[4]氮化硼纳米管的研究进展[J]. 武海顺,贾建峰. 化学进展. 2004(01)
博士论文
[1]氮化硼纳米管的制备及其对氧化铝和氮化硅陶瓷的强韧化作用[D]. 王伟礼.山东大学 2012
[2]3D C/SiC复合材料的环境氧化行为[D]. 殷小玮.西北工业大学 2001
硕士论文
[1]氮化硼、硼碳氮纳米管制备、表征及生长机理的研究[D]. 闭晓帆.广西大学 2013
[2]氮化硼纳米管的高效制备、分散及其机理研究[D]. 班晓磊.景德镇陶瓷学院 2013
[3]纳米氮化硼材料的制备及性能研究[D]. 张亚舫.山东大学 2011
本文编号：2990385
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