当前课程知识点:复合材料设计与成型 > 9 有机先驱体转化法 > 9.4 致密化和典型应用 > 9.4.1 视频单元
第五个关键步骤是陶瓷基复合材料致密化过程
主要是通过重复浸渍/交联固化、高温裂解来提高复合材料的密度
表征致密化过程最重要的两个参数是材料的密度和孔隙率
经n次浸渍/胶凝固化裂解后复合材料的密度和孔隙率可以用9.14和9.15式来描述
如图
显然,陶瓷基复合材料的密度随着浸渍/裂解周期的增大逐渐增大
方程9.14式的理论预测值和实测值的变化趋势基本一致
偏差在于数值上的偏差
再看这个图
随着浸渍、裂解循环次数的增加
陶瓷基复合材料的密度变化趋势和前图基本一致
循环18次后,对于图中的材料,密度基本逐渐的趋于稳定
孔隙率的变化规律刚好相反
重复浸渍、裂解次数越多,孔隙率越小,如图
再如图,孔隙率减小
但由于总有挥发物,制品内部仍然存在孔隙
如图所示的陶瓷基复合材料的扫描电镜照片
这里有三种孔隙
第一种A为纤维束间的孔腔
第二种B为基体内的孔洞
第三种C为纤维束内的孔隙
所以
先驱体转化法制备陶瓷基复合复合材料的不足
就是先驱体裂解过程中仍然有大量的气体逸出
在产物内部会留下大量气孔
先驱体裂解过程中伴有失重和密度增大
导致较大的体积收缩
且裂解产物中富碳
解决的办法是
给先驱体进行改性或者直接合成高陶瓷产率的先驱体
在先驱体中加入惰性填料
或者加入活性填料
这一节,我们学习先驱体转化法的典型应用
典型应用,例如,刀具、热机、耐腐蚀元件
特殊的电子/电气件、能量转换元件和高温结构等等
如图
航天飞机头锥,耐高温气动结构
航天飞机和飞行器喷管,耐高温结构部件
碳纤维增强碳化硅复合材料航天飞机机翼前缘,耐高温气动结构
M-53发动机叶片,耐高温气动结构
大飞机转子叶片,高温气动结构
战斗机发动机转子叶片,高温气动结构部件
再如,发动机叶片
这也是发动机叶片
纤维增强陶瓷基复合材料双路式涡轮喷气发动机
纤维增强陶瓷基复合材料的涡轮增压发动机转子
燃烧室构件
制动材料,刹车盘
航空刹车盘
高温轴承
各种耐高温结构件
大型耐高温喷管
纤维增强的陶瓷基复合材料高温发动机零件
纤维增强的陶瓷基高温发动机零件
氮化硅基体复合材料耐高温部件
氧化铝陶瓷部件
GE公司/罗罗公司联合研制的F136发动机
陶瓷基复合材料低压涡轮导向叶片
Passport发动机采用的陶瓷基复合材料排气混合器样件
GE公司采用陶瓷基复合材料制成的各种发动机部件
GE公司采用陶瓷基复合材料叶片的涡轮转子
法国研制的陶瓷基,发动机喷管锥形中心体
陶瓷基复合材料高性能螺旋桨制动器
陶瓷基复合材料制成的喷气发动机涡轮叶片
LEAP发动机等等
陶瓷基复合材料的应用
主要还是高温结构部件
接下来,小结
这一章,我们一起学习了,有机先驱体转化法
这是一种陶瓷基复合材料的制备工艺方法
特点是通过有机先驱体高温裂解转化为陶瓷材料
实现了有机向无机的转变
同时
学习了浆料浸渍-热压烧结和化学气相渗透法的基本原理和技术特点
我们重点分析了有机先驱体转化法的五大关键工艺步骤
先驱体分子设计与合成、先驱体溶液浸润、原位交联固化
先驱体高温裂解陶瓷化和重复浸渍、裂解致密化
这就是本章核心内容
-1.1 课程简介及复合材料定义
--1.1.2 作业
--1.1.3讨论
-1.2 复合材料的命名与分类
--1.2.2 作业
-1.3 复合材料的特点
--1.3.2 作业
-1.4 复合材料的应用
--1.4.2 作业
--1 引言 课件
-2.1 颗粒增强原理
--2.1.2 作业
-2.2 短纤维增强原理
--2.2.2 作业
-2.3 界面效应
--2.3.2 作业
-2.4 复合材料界面
--2.4.2 作业
-2.5 复合材料界面表征与分析
--2.5.2 作业
-3.1 增强材料概述
--3.1.2 作业
-3.2 玻璃纤维概述、生产工艺、成分与结构
--3.2.2 作业
-3.3 玻璃纤维的性能、制品与规格
--3.3.2 作业
-3.4 碳纤维概述
--3.4.2 作业
-3.5 碳纤维的制备工艺
--3.5.2 作业
-3.6 碳纤维的结构、性能、制品与规格
--3.6.2 作业
-3.7 芳纶纤维
--3.7.2 作业
-4.1 聚合物概述
--4.1.2 作业
-4.2 聚酯概述、化学结构、合成与交联
--4.2.2 作业
-4.3 聚酯的性能与应用
--4.3.2 作业
-4.4 环氧树脂概述、化学结构、合成与表征
--4.4.2 作业
-4.5 环氧树脂的交联、性能与应用
--4.5.2 作业
-4.6 酚醛树脂及其他热固性树脂
--4.6.2 作业
-4.7 热塑性树脂及聚合物基复合材料的应用
--4.7.2 作业
-5.1 陶瓷及陶瓷基复合材料概述
--5.1.2 作业
-5.2 陶瓷基复合材料成型工艺
--5.2.2 作业
-5.3 陶瓷基复合材料的界面及强韧化
--5.3.2 作业
-5.4 碳碳复合材料及陶瓷基复合材料的应用
--5.4.2 作业
-6.1 金属基体
--6.1.2 作业
-6.2 金属基复合材料成型工艺
--6.2.2 作业
-6.3 金属基复合材料的界面
--6.3.2 作业
-6.4 金属基复合材料的性能与应用
--6.4.2 作业
-1.2 作业
-2.1 应力与应变
--2.1.2 作业
-2.2 广义胡克定律
--2.2.2 作业
-2.3 工程常数、平面应力状态、应力应变转换
--2.3.2 作业
-3.1 单向板的正轴刚度、刚度柔度变换
--3.1.2 作业
-3.2 倍角变换、偏轴工程常数
--3.2.2 作业
-4.1 层合板的代号、面内刚度
--4.1.2 作业
-4.2 典型层合板的面内刚度
--4.2.2 作业
-4.3 层合板的弯曲刚度
--4.3.2 作业
-4.4 单向层合板、对称层合板及夹芯结构的弯曲刚度
--4.4.2 作业
-5.1 最大应力与最大应变准则
--5.1.2 作业
-5.2 蔡-希尔、蔡-吴强度准则
--5.2.2 作业
-5.3 层合板的强度分析
--5.3.2 作业
-5.4 层合板的极限强度
--5.4.2 作业
-6.1 细观力学引言、平均性质
--6.1.2 作业
-6.2 单向板的工程常数
--6.2.2 作业
-6.3 单向板的强度
--6.3.2 作业
-6.4 热膨胀与湿溶胀系数
--6.4.2 作业
-6.5 层合板的残余应力
--6.5.2 作业
-7.1 复合材料结构控制方程
--7.1.2 作业
-7.2 简单构型复合材料一维受力构件的力学分析
--7.2.2 作业
-8.1 复合材料层合梁
--8.1.2 作业
-8.2 复合材料板梁
--8.2.2 作业
-8.3 复合材料薄壁梁
--8.3.2 作业
-1.1 绪论
--1.1.2 作业
--1.1.3 讨论
-2.1 手糊基本原理
--2.1.2 作业
-2.2 树脂对纤维的润湿(上)
--2.2.2 作业
-2.3 树脂对纤维的润湿(下)
--2.3.2 作业
-2.4 手糊技术进展和典型应用
--2.4.2 作业
-3.1 RTM基本原理
--3.1.2 作业
-3.2 树脂渗流规律
--3.2.2 作业
-3.3 树脂流动模拟分析
--3.3.2 作业
-3.4 RTM技术发展和典型应用
--3.4.2 作业
-4.1 RFI基本原理
--4.1.2 作业
-4.2 RFI树脂膜体系
--4.2.2 作业
-4.3 树脂固化制度的确定和RFI典型应用
--4.3.2 作业
-5.1 VIMP基本原理
--5.1.2 作业
-5.2 树脂的粘度特性
--5.2.2 作业
-5.3 纤维预成型体的渗透特性和VIMP典型应用
--5.3.2 作业
-6.1 拉挤基本原理
--6.1.2 作业
-6.2 拉挤内脱模剂
--6.2.2 作业
-6.3 拉挤技术发展和典型应用
--6.3.2 作业
-7.1 缠绕基本原理
--7.1.2 作业
-7.2 缠绕线型规律
--7.2.2 作业
-7.3 缠绕工艺参数、技术发展和典型应用
--7.3.2 作业
-8.1 模压基本原理和模压料工艺性
--8.1.2 作业
-8.2 SMC片状模塑料
--8.2.2 作业
-8.3 模压关键工艺参数和典型应用
--8.3.2 作业
-9.1 概述
--9.1.2 作业
-9.2 PIP基本原理
--9.2.2 作业
-9.3 PIP关键步骤
--9.3.2 作业
-9.4 致密化和典型应用
--9.4.2 作业
-课程考试