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《国防科学技术大学》 2005年
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C/SiC-Cu复合材料制备工艺与性能研究

王其坤  
【摘要】: 针对固体火箭发动机喉衬的使用工况,本文提出在C_f/SiC体系中引入Cu,通过Cu发汗降低材料表面温度,提高材料抗烧蚀性能。论文首先对含铜料浆刷制工艺和含铜料浆浸渍工艺制备复合材料的可行性进行探索,同时又分别对高状态和低状态的两种氧乙炔焰烧蚀考核条件进行了比较,确定合适的模拟考核方案。在此基础上系统地研究了材料制备工艺、力学性能、抗烧蚀性能和结构组成,分析讨论了它们三者之间的关系。 结果表明,含铜料浆刷制工艺有利于制备2D C_f/SiC-Cu复合材料,制得的材料含铜量较高,密度为2.03g/cm3,由于铜气化发汗降温,2D C_f/SiC-Cu复合材料烧蚀后的强度保留率高达68.90%。自行设计的两套考核方案中,高状态氧乙炔焰烧蚀测试条件的考核环境更苛刻,火焰温度可达3000℃以上,且伴随着高温高速气流的冲刷,更接近喉衬的使用环境,材料经过高状态的考核条件烧蚀后的强度保留率只有46.4%,线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.0246mm/s和0.0360 g/s,因此本论文中氧乙炔焰烧蚀试验均采用高状态的考核条件。 四种含铜料浆刷制工艺制备的2D C_f/SiC-Cu复合材料含铜量依次为1.67vol%、6.58vol%、12.38vol%、17.79vol%,随着含铜量的增加,密度上升,弯曲强度分别为315.5MPa、272.2MPa、290.3MPa和206.7MPa,断裂韧性分别为14.3 MPa·m~(1/2)、12.6MPa·m~(1/2)、13.0MPa·m~(1/2)和14.3MPa·m~(1/2)。随着含铜量的增加,材料弯曲强度下降,但断裂韧性没有较大变化。材料中的铜分布均匀性随着含铜量的增加会受到影响。 2D C_f/SiC-Cu复合材料烧蚀后的弯曲强度严重下降,其中强度保留率最高,烧蚀前后综合力学性能最好的为含铜量为12.38vol%的2D C_f/SiC-Cu-12复合材料,材料烧蚀前后的弯曲强度分别为290.3MPa和141.1MPa,强度保留率为48.61%;随着含铜量的增加复合材料线烧蚀率降低,质量烧蚀率反而上升,但达到一定程度后保持一定水平不变。氧乙炔焰烧蚀考核对材料微观结构产生较大的破坏,材料中碳纤维增强体发生脆性断裂,当材料中的含铜量达到较高时,材料中有足够的铜发汗降温有利于材料弯曲强度的保持。烧蚀后材料基体中的铜含量明显下降,同时有新的Cu_5Si和Cu_3Si物质出现。 裂解温度对2D C_f/SiC-Cu复合材料的弯曲强度有较大影响,随着裂解温度的提高,材料弯曲强度下降,断裂韧性也有下降,但在铜的熔点1083℃以上处理后的材
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB332

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 熊伟;矫桂琼;;三维编织陶瓷基复合材料裂尖损伤区实验研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 施宏景;;安徽202种食物中锌、铜含量分析[A];中国营养学会第六届微量元素营养学术会议论文摘要汇编[C];1999年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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9 周晓梅;松嫩平原羊草草地土—草—畜间主要微量元素的研究[D];东北师范大学;2004年
10 文风;金属/聚合物复合材料的腐蚀行为和金属离子扩散动力学研究[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 张丹丹;大电流下铜合金电极烧蚀性能研究[D];燕山大学;2012年
4 王飞;以LPVCS为先驱体制备SiC_f/SiC复合材料工艺研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 相华;化学液相浸渗法制备C/C-TaC复合材料及其烧蚀性能研究[D];西北工业大学;2006年
6 赵荣达;铜含量对低碳马氏体抗菌不锈钢组织和性能的影响[D];辽宁工程技术大学;2007年
7 张磊;微量元素对种公牛精液品质的影响[D];扬州大学;2006年
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9 田生科;香薷植物对Cu、Pb的耐性积累特性及对污水中重金属的去除效率研究[D];四川农业大学;2005年
10 李刚;人参皂苷Rg3的抗炎及解热药效学研究[D];吉林大学;2006年
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