一、多向C/C复合材料烧蚀表面粗糙度初步研究（论文文献综述）
俞继军,邓代英,罗晓光,高俊杰,艾邦成[1]（2021）在《材料防热的多尺度现象与防热建模》文中研究指明新型高速飞行器返回再入及在大气层内飞行的过程中面临多样化的气动加热环境,材料工艺的改进和多组分的添加使材料高温热响应特性变得更加复杂,并呈现多尺度特性.文章从飞行热环境、材料工艺特征和细微观响应等方面对材料防热机理和建模方法进行了阐述,对不同类型飞行器热环境特征与防热建模难点进行了分析,对各类防热材料工艺与热响应特点进行了总结,提出了防热建模分析中需要重点关注的几类问题并给出了典型的应用案例,最后重点介绍了基于微观的组分高温热物性预示方法和材料优化设计的案例与验证方法,以期对新型飞行器的防热设计有所助益.
李伟[2]（2020）在《三维编织复合材料微细观烧蚀行为及高温力学响应研究》文中研究说明三维编织炭化型热防护材料具有高比强度、高比刚度、很好地抵抗复杂多向机械应力和热应力能力、防/隔热效率高和可设计性强等特点,在航天飞行器烧蚀型热防护系统中得到了广泛应用。在不同的温度和炭化程度条件下,三维编织炭化型热防护材料表现不同的力学及热物理性能,时变的温度及炭化程度对应时变的材料性能,从而材料表现复杂的传热及高温力学响应。在烧蚀条件下,三维编织炭化型热防护材料内部组分材料（纤维和基体）性能差异较大,因此不同的细观结构特征会直接影响材料在烧蚀条件下的热/力/化学耦合行为。另外细观结构特征也直接影响三维编织炭化型热防护材料的热力损伤及表面剥蚀状态。本文充分考虑材料细观结构特征及组分材料性能差异,研究烧蚀条件下三维编织炭化型热防护材料的表面氧化烧蚀行为、体积烧蚀传热传质过程、材料高温力学性能以及热力损伤与材料表面剥蚀机制,形成烧蚀条件下编织复合材料微细观热力化学耦合分析方法,为三维编织炭化型热防护材料性能表征、分析、评价及微细观结构设计奠定理论基础。首先,对国内外炭化型热防护材料表面烧蚀、体积烧蚀和力学响应研究等三方面进行了详细综述,介绍了宏细观尺度下材料烧蚀的理论及实验分析方法。针对炭化型复合材料内部纤维和基体不同的烧蚀性能及不同的微细观结构特征,建立了扩散/氧化/界面几何演化的表面微细观烧蚀模型,基于有限体积法和界面重构技术对模型进行求解,并且对模型的有效性进行了验证,进一步定性地分析了组分材料非均相反应特性和气体输运特性等因素对烧蚀行为的影响规律。然后,充分考虑三维编织炭化型热防护复合材料体积烧蚀过程中固体热传导、气体对流换热和热解相变吸热等多物理场耦合因素,体现材料内部纤维束和基体的体烧蚀行为差异以及纤维束的传热传质各向异性特征,建立了材料细观体烧蚀传热传质模型。采用等效方法获得纤维束在局部坐标系下的各向异性传热传质性能,利用有限体积法对细观体烧蚀模型进行求解,并且验证了模型的有效性能,进一步对不同编织角的三维编织碳/酚醛复合材料在体烧蚀条件下的温度及内压响应进行了模拟分析。其次,分析树脂基体材料在不同温度及加热时间历程条件下的热解对材料刚度及强度影响过程,建立酚醛树脂及碳纤维力学性能随温度和相变过程的变化关系,通过细观力学方法建立了纤维束横观各向同性的等效力学性能。采用热/力/炭化耦合的有限元方法结合代表体积单胞模型对三维编织碳/酚醛复合材料的等效刚度和强度进行了分析,并且通过炭化前后的编织碳/酚醛复合材料的压缩强度对计算模型进行了验证,进一步分析了细观结构对编织碳/酚醛复合材料的刚度及强度性能的影响规律。最后,分析三维编织炭化型热防护复合材料在烧蚀条件下发生的热膨胀和热化学收缩现象,利用热/力/炭化耦合有限元分析方法分析了由于热应力引起的材料局部损伤状态。结合纤维微观表面烧蚀形貌,建立了材料表面倾斜纤维受力分析模型,分析了材料表面发生局部损伤后导致的剥蚀现象,结合实验和数值模拟方法对材料剥蚀现象进行定性分析,揭示了材料表面剥蚀机制。本论文研究充分考虑了三维编织炭化型热防护材料微细观结构特征对传热传质、高温力学性能以及烧蚀行为的影响,形成了热/力/炭化耦合分析方法,可用于其他细观编织形式的炭化型热防护材料性能分析评价及微细观设计。
靳田野[3]（2021）在《纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究》文中指出虽然单晶金刚石刀具被广泛应用于有色金属及非金属材料的超精密加工并获得纳米表面粗糙度及超精密的加工表面,然而在铝基碳化硅等复合材料以及单晶硅、镁铝尖晶石等硬脆材料超精密切削加工中却存在磨损速度快、刀具寿命短、加工表面质量差等问题,这严重制约了相关材料超精密加工技术的发展。因此,研究性能更为优越的纳米孪晶金刚石（nanotwinned diamond,nt-D）等新材料超精密切削刀具具有极为重要的科学意义与应用前景。本文开展了基于飞秒激光-机械化学抛光的nt-D超精密切削刀具制造方法研究,以研发具有纳米级切削刃锋利度的nt-D超精密切削刀具制造技术,为具有更高耐磨损性能、切削表面质量更稳定的超精密切削刀具发展提供理论与技术支撑。论文主要研究内容包括nt-D材料飞秒激光加工材料去除机理及工艺研究、nt-D刀具飞秒激光高精度制备方法研究、圆弧刃nt-D刀具的机械研磨半精加工机理与工艺研究和机械化学抛光机理与工艺研究,并进行了nt-D超精密切削刀具性能测试。在nt-D材料飞秒激光加工机理及工艺研究方面,本文研究了nt-D材料的飞秒激光加工材料去除机理及激光加工表面形成机制,计算了纳米孪晶金刚石材料飞秒激光加工烧蚀阈值,揭示了激光波长、激光脉冲重复频率、激光脉冲作用频率等飞秒激光加工工艺参数对加工微槽深度、宽度及平面表面粗糙度的影响规律,分析了激光入射方向及扫描方式对飞秒激光加工nt-D材料表面形貌及表面质量的影响。最终,在nt-D材料飞秒激光加工机理及工艺研究的基础上,提出了nt-D刀具飞秒激光精密加工成形策略。针对nt-D切削刀具的飞秒激光精密成型方法,本文分析了飞秒激光加工nt-D刀具表面粗糙度、刃口锋利度及材料去除效率的主要影响因素,建立了次摆线扫描轨迹的脉冲重叠理论模型并解析了激光能量密度分布规律,提出了基于振镜的激光扫描轨迹优化及加工表面激光能量分布调控的nt-D刀具飞秒激光加工工艺控制策略,为nt-D刀具飞秒激光加工工艺参数优化提供了理论依据。基于激光加工实验研究了飞秒激光加工工艺参数对nt-D材料加工表面质量及材料去除效率的影响,优化了nt-D刀具的飞秒激光成型工艺参数,最终制备了具有微米级圆弧轮廓精度、亚微米级切削刃钝圆半径、数十纳米表面粗糙度的圆弧刃nt-D刀具。飞秒激光加工制备的nt-D刀具需要进一步半精加工以获得纳米级表面粗糙度及所需的切削刃锋利度,机械研磨是金刚石刀具的重要加工方法。本文研究了nt-D材料机械研磨后材料表层显微结构和化学成分演变及材料去除机理,分析了研磨工艺参数对研磨表面粗糙度和表面变质层厚度的影响机制,揭示了机械研磨nt-D刀具的切削刃形成机理,发现晶粒脱落是制约切削刃锋利度的主要因素。因此,nt-D刀具需要采用机械化学抛光等方法继续加工以获得适于超精密切削的切削刃锋利度,而机械研磨方法仅适于nt-D刀具半精加工。本文还设计了nt-D刀具圆弧刃后刀面机械研磨装置,并研究了研磨主轴转速和刀尖摆动频率对后刀面表面粗糙度的影响规律。在nt-D刀具表面机械抛光的基础上,本文搭建了机械化学抛光装置并优选了机械化学抛光氧化剂溶液,分析了nt-D材料机械化学抛光材料去除机理,研究了抛光工艺参数对抛光表面质量、材料去除效率、表面变质层及切削刃锋利度等的影响规律,最后基于机械化学抛光成功制备了具有亚纳米级表面粗糙度、纳米级厚度表面变质层、64 nm切削刃钝圆半径的nt-D超精密切削刀具。基于铝基碳化硅复合材料和多晶镁铝尖晶石材料切削加工,研究发现本文制备的nt-D超精密切削刀具耐磨损性能、抗冲击性能及切削加工表面质量均优于单晶金刚石刀具。
李艳[4]（2018）在《无纬布针剌C/C喉衬材料的制备及其烧蚀机制研究》文中进行了进一步梳理无纬布针刺预制体克服了2D炭布叠层材料层间缺乏纤维连接的弱点,具有成本低廉、易于工业化、适合于各种尺寸、各种形状并且具有良好力学性能等优点,已被广泛应用于扩张段、延伸锥、刹车盘等领域。为了将该类型预制体应用于较为厚壁的固体火箭发动机喷管喉衬上,本文进行了无纬布针刺C/C喉衬复合材料制备方法的研究,表征了所得材料的微观结构和热力学性能。采用小型发动机试车和全尺寸发动机试车两种方式研究了服役工况下无纬布针刺喉衬材料的烧蚀行为和烧蚀机制,为其使用可靠性提供理论依据。论文的主要研究内容和结果如下:预制体内部合适的温度场是热梯度化学气相渗透有效致密的前提,对热梯度炉内的温度场进行了数值模拟与分析,获得了沉积开始阶段和终止阶段针刺预制体内部的温度分布规律,在此基础上,结合热梯度致密化模型,设计了厚壁预制体分区致密的方案。通过温度控制方式可实现分区致密,通过对比外壁恒温控温和内壁恒温控温两种方式下的材料的致密化行为,结果发现,内壁恒温控温方式下针刺材料内部具有较高的温度和合适的温度梯度,致密化行为符合分区致密方案,能够实现厚壁C/C复合材料密度由内至外的正向增长,致密均匀,致密效率相比现有整体CVI工艺提高了73.8%。在内壁恒温控温方式下,研究了热梯度CVI致密无纬布针刺预制体的致密化行为,结果发现,无纬布针刺预制体内部Z向存在平直的孔隙,更有利于碳源气体的深入渗透,500h内密度达到了1.27g/cm3,内部密度分布比较均匀。采用CVI+树脂联合增密、CVI+沥青联合增密、纯沥青增密三种致密化方式制备了无纬布针刺C/C喉衬材料,热力学性能测试结果表明,前两种技术制备的材料性能达到了喉衬材料的指标要求,且第二种技术制备的材料具有较好综合性能,该材料的Z向室温拉伸强度和2800℃高温拉伸强度分别达到了24.7MPa和52.9MPa,明显高于广泛使用的针刺整体毡喉衬材料,同时热稳定性好,1000℃Z向热膨胀系数为1.4×10-6/℃,800℃Z向导热系数为81.9 W/（m·K）。材料的性能受预制体性能和最终热处理温度影响较大,当预制体Z向拉伸强度从0.0194MPa升至0.0628MPa,最终材料Z向拉伸强度从16.1MPa提高至31.5MPa,Z向压缩强度略有上升。经过不同温度的最终热处理,材料的力学性能均有下降趋势,并且随着处理温度的升高,性能降低越明显,但材料的热稳定性提高。通过小型发动机和全尺寸发动机表征了无纬布针刺喉衬材料在服役工况下的抗烧蚀性能。结果发现,无纬布针刺喉衬的平均线烧蚀率较低,烧蚀均匀,型面光滑。CVI+沥青联合增密的材料的平均烧蚀率仅为0.056mm/s,比CVI+树脂联合增密的材料低21%,试车后结构完整。CVI+树脂联合增密的材料氧化活性点多,烧蚀面粗糙,有细小的裂纹,抗热应力因子较低,但仍高于广泛使用的整体毡C/C喉衬材料,且制备工艺简单,生产成本低。
张海军[5]（2018）在《针刺碳/碳复合材料细观力学建模及氧化行为研究》文中进行了进一步梳理针刺碳/碳复合材料（Needle-punched carbon/carbon composites,简称NP C/C复合材料）是一种准三维的耐高温复合材料,该材料均衡了层间力学性能和制造成本,在热结构中有广泛应用前景。针刺工艺会在NP C/C复合材料中留下针孔,并造成针孔处局部纤维打断、打弯、挤偏等缺陷,这些缺陷直接影响了复合材料整体的刚度和强度性能,因此其力学性能预测模型应能准确反映出这些细观缺陷的影响。NP C/C复合材料通常用于在高温环境工作的结构,高温下的氧化会造成材料力学性能的大幅下降,其高温环境下的氧化行为及剩余刚度、强度等特性也是有待深入研究的课题。本文主要研究工作和成果如下:1)采用层去法获取了NP C/C复合材料一系列连续断面的细观图像,设计了一套磨削夹具以提高断面逐层打磨时的平行度和平面度,保证了断面图像的质量以及重构模型的精度。采用最大熵值法推导出合适的图像分割阈值,对图像的主要组分（纤维束、基体、孔洞）进行分割,经降噪和像素灰度二值化处理后得到纤维束/基体间明晰的边界。本方法可以有效处理C/C复合材料图像识别中纤维束和基体灰度值对比度低的难题。建立了基于灰度二值化断面图像的复合材料细观有限元模型重构方法,提出一种单元节点挪动算法以消除不同相边界处网格的锯齿形状,提高了模拟精度。本文方法重构的有限元模型可以直接生成ABAQUS软件的输入文件。2)对上述方法重构的NP C/C复合材料的三维细观有限元模型施加合适的边界条件,在ABAQUS平台下进行了拉伸和压缩载荷下的渐进损伤分析。其中纤维束的拉、压损伤采用Hashin判据,基体损伤采用最大应力判据,这些损伤模型以及损伤单元的模量折减通过用户材料UMAT模块在ABAQUS平台上实现。用重构的有限元模型分析了不同应力状态下NP C/C复合材料损伤发展的规律,为其力学性能评估提供了有效的手段。3)依据对NP C/C复合材料细观结构的观测,将复合材料中针刺的损伤归纳为五种典型形态:无针孔损伤、针孔完全在基体内、针孔穿过纤维束、针孔穿过纤维束且打断部分纤维、针孔穿过纤维束一侧且打断部分纤维。分别建立了与之对应的五种子单胞模型,并分析了它们的平均弹性常数和损伤发展过程。将针孔区简化为一个椭圆夹杂,利用椭圆夹杂理论计算出针孔内及针孔周围区域的应力集中。建立了一个由上述子单胞组成的包含最小周期针刺分布的代表性体元（RVU,Representative Volume Unit）模型,分析了拉伸和压缩载荷下RVU中子单胞的逐步失效过程。与重构的细观有限元模型相比,本模型也能够反映出NP C/C复合材料损伤的主要规律,同时大大提高了分析效率。基于上述子单胞RVU模型讨论了针刺工艺中的针刺分布随机性对复合材料的模量和强度的影响,结果发现在针刺密度一定的前提下,针孔分布的随机性对复合材料模量的影响基本可以忽略,对强度的影响也在10%以内。4)针对NP C/C复合材料面内纤维束在针孔处发生局部弯曲的特点,建立了曲梁单元以反映纤维束局部的拉（压）/弯耦合效应。基体对纤维束的约束作用采用简化的等效拉（压）、剪弹簧单元模拟,模型中考虑了部分纤维打断以及基体中孔洞等缺陷对曲梁和弹簧单元参数的影响,在加载过程中纤维束梁单元和基体弹簧单元的逐步失效,从另一个角度反映了NP C/C复合材料渐进损伤的细观特征。5)在600℃温度下对NP C/C复合材料进行了氧化试验,测量了其氧化失重率的增长曲线,对比材料初始密度与氧化失重率的关系,给出了基于实验的拟合公式。观测了试件氧化前后表面的三维形貌图像,用浸水法测得了开孔率的变化,研究了600℃温度下静态氧化过程中的质量损失。对该种复合材料氧化后的拉伸、压缩以及三点弯曲的模量和强度进行了测试,拟合了力学性能衰退与氧化失重之间的关系,发现剩余模量和剩余强度与氧化程度之间均满足双曲线关系。
付前刚,张佳平,李贺军[6]（2015）在《抗烧蚀C/C复合材料研究进展》文中研究表明C/C复合材料因优异的高温性能被认为是高温结构件的理想材料。然而,C/C复合材料在高温高速粒子冲刷环境下的氧化烧蚀问题严重制约其应用。因此,如何提高C/C复合材料的抗烧蚀性能显得尤为重要。笔者综述C/C复合材料抗烧蚀的研究现状。目前,提高C/C复合材料抗烧蚀性能的途径主要集中于优化炭纤维预制体结构、控制热解炭织构、基体中陶瓷掺杂改性和表面涂覆抗烧蚀涂层等4种方法。主要介绍以上4种方法的研究现状,重点介绍基体改性和抗烧蚀涂层的最新研究进展。其中,涂层和基体改性是提高C/C复合材料抗烧蚀性能的两种有效方法。未来C/C复合材料抗烧蚀研究的潜在方向主要集中于降低制造成本、控制热解炭织构、优化掺杂的陶瓷相以及将基体改性和涂层技术相结合。
王少龙[7]（2015）在《化学气相沉积SiC和ZrC涂层的制备及抗烧蚀性能》文中指出碳/碳（C/C）复合材料由于其优异的高温性能，在航空航天领域具有极其广泛的应用前景。但该材料在370℃以上有氧环境下的快速氧化限制了其作为航空航天热结构、热防护材料的应用，涂层技术是解决该问题的有效手段。SiC、ZrC因其高熔点和良好的高温稳定性，成为C/C复合材料表面抗烧蚀涂层的理想材料。本文采用低压化学气相沉积法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD）在C/C复合材料和碳纤维表面分别制备了SiC、ZrC涂层，研究了工艺参数对涂层微观结构的影响；通过氧乙炔焰考察和研究了涂层在循环烧蚀和不同热流量烧蚀条件下的抗烧蚀性能和烧蚀机理；针对ZrC涂层和C/C基体之间的热膨胀失配，设计并制备了SiC/ZrC复合涂层和SiC/ZrC/SiC多层涂层，以缓解ZrC涂层的热膨胀失配，提高涂层的抗烧蚀性能；采用X-射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜及氧乙炔焰烧蚀等分析和测试手段对涂层的微观结构和烧蚀性能进行研究，本文的主要研究内容和结果如下：以MTS-H2-Ar为反应体系，采用LPCVD法在不同沉积温度和H2/MTS摩尔比值下分别在C/C复合材料表面和碳纤维表面制备了SiC涂层，通过对涂层形貌的分析，获得了沉积温度和H2/MTS摩尔比对SiC涂层结构的影响规律。随着沉积温度的升高， SiC颗粒生长速率逐渐加快，颗粒尺寸差别逐渐明显，涂层表面粗糙度增加；随着H2/MTS摩尔比的增加，SiC颗粒形核作用逐渐增强，颗粒尺寸逐渐减小且分布均匀，涂层致密度增加；C/C表面和碳纤维表面SiC涂层结构均以孪晶和层错为主；在CVD-SiC的生长过程中，存在PAN碳纤维表面沟槽和沉积SiC层的两种模板效应，SiC涂层随厚度的增加从层状/岛状生长逐渐转变为层状+岛状生长模式；氧乙炔焰烧蚀环境下，SiC涂层可以提高C/C复合材料的短时抗烧蚀性能；随着烧蚀循环次数的增加，热震作用导致SiO2层中缺陷的尺寸和数量进一步增加，SiO2层中的微孔逐渐转变为破坏性的孔洞，加剧了涂层的氧化损失和火焰剥蚀损失，导致涂层逐渐失效。涂层烧蚀中心区域的烧蚀行为以氧化腐蚀和机械剥蚀为主，烧蚀过渡区域和边缘区域的烧蚀行为以氧化腐蚀为主；随着烧蚀热流量的增加，烧蚀中心区域SiC涂层的烧蚀行为由以氧化腐蚀和机械剥蚀为主转变为以气化为主，SiO2层的损耗随着烧蚀区域逐渐远离烧蚀中心而不断降低，试样质量烧蚀率和线烧蚀率明显升高。以ZrCl4-C3H6-Ar-H2为反应体系，采用LPCVD法分别在C/C复合材料和碳纤维表面制备了ZrC涂层，涂层的主要成分为立方相ZrC。随着沉积温度升高，涂层颗粒生长速率增加，涂层生长均匀性有所降低，择优取向从（111）向（200）面转变；随着H2浓度的增加，涂层颗粒尺寸逐渐减小且变得均匀，择优取向从（111）向（200）向（220）面转变，涂层致密性提高；随着沉积位置距进气口距离的增加，反应物浓度逐渐降低，涂层形核作用增强，颗粒尺寸逐渐减小，涂层生长均匀性增加。采用氧乙炔焰测试了C/C复合材料表面ZrC涂层的抗烧蚀性能并分析了其烧蚀机理。结果表明：不同沉积温度下制备的ZrC涂层的抗烧蚀性能随着沉积温度的升高而提高；在1350℃温度下制备的涂层表现出最佳的抗烧蚀性能；在烧蚀过程中，ZrO2层和ZrCxOy层有效地阻碍了氧气在涂层中的扩散并及时愈合烧蚀过程中出现的孔洞和微裂纹等缺陷，同时削弱了火焰对涂层的机械剥蚀作用；不同H2浓度下制备的ZrC涂层的抗烧蚀性能随着H2浓度的升高而先提高后降低；纳米结构涂层通过纳米粒子增韧涂层的作用，降低火焰对涂层的剥蚀作用，提高了涂层抗烧蚀性能；在部分涂层的烧蚀过程中生成了ZrO2纳米棒，ZrO2纳米颗粒在纳米棒的生长中发挥了催化剂的作用并提供了纳米棒的生长基底，纳米棒的生长机制为V-L-S和OAG机制；在循环烧蚀条件下，ZrC涂层存在两种烧蚀模式：表面烧蚀和内部烧蚀。随着烧蚀循环次数的增加，涂层中缺陷的数量和尺寸由于热震作用而逐渐增加，涂层由表面烧蚀转变为内部烧蚀，ZrC在烧蚀过程中的结构转变过程为ZrC→ZrCxOy→ZrO2；在不同热流量烧蚀条件下，随着烧蚀热流量的增加，氧气在涂层中的扩散量增加，ZrC→ZrCxOy→ZrO2的转变过程随着热流量的增高而加速。通过涂层设计，采用LPCVD法在C/C表面制备SiC/ZrC复合涂层和SiC/ZrC/SiC多层涂层，内层SiC有效的缓解了ZrC层和C/C基体的热膨胀不匹配，增强了涂层和C/C基体的结合，外层SiC延缓了火焰和ZrC层的接触，SiO2层的损耗带走大量的热量并降低了涂层表面温度，进一步提高了C/C复合材料的抗烧蚀性能。
朱利安[8]（2014）在《耐高温铱/铼涂层制备技术与性能研究》文中认为贵金属铱（Ir）和难熔金属铼（Re）以其独特的物理化学性质,成为航天及军事领域中耐高温（>2000°C）热结构部件极具竞争力的候选材料。本文以第三代液体火箭发动机用Ir/Re和Ir/Re/C/C燃烧室的研制为背景,采用化学气相沉积法（CVD）制备Re涂层,采用熔盐电沉积法（ED）在其上沉积Ir涂层,探讨制备工艺对Ir/Re涂层的组织形貌及均匀性的影响规律,研究Ir/Re涂层的界面结合、互扩散、高温氧化及烧蚀行为,分析Ir/Re涂层在高温服役时的失效机理,在此基础上,初步探索改性Ir提高Ir/Re涂层高温抗氧化性的途径。基于复杂构型燃烧室的制备需求,研究了CVD主要工艺参数对燃烧室芯模表面Re涂层的沉积收率、速率及表面形貌的影响规律。结果表明,Re涂层的沉积收率随沉积温度升高而增加,随氯气流量及总压的升高而减小;芯模表面各部位Re涂层的沉积速率随该部位沉积温度及反应物浓度升高而增加,随该部位气体边界层厚度增加而降低;涂层的表面粗糙度随沉积温度升高而增加,随氯气流量及总压的升高而降低。通过改变线圈形状、沉积室形状和总压使芯模表面各处温度、反应物浓度及气体流速实现合理分布,可以在燃烧室芯模表面获得均匀Re涂层。制备获得的Re涂层由等轴晶形核层和<002>向择优取向的柱状晶生长层构成;厚壁Re涂层密度为理论密度的99.4%,纯度为99.966%,室温抗拉强度和断裂延伸率分别为772 MPa和11.9%。研究了ED Ir涂层用熔盐体系的组成、结构及熔体中Ir离子的稳定性。在优选的熔盐体系中,研究了阴极电流密度、熔盐温度及环境气氛对Ir涂层组织结构的影响。结果发现,NaCl-KCl-CsCl-IrCl3熔盐体系的熔点随CsCl含量的增加而降低,当CsCl含量为60 wt.%时,体系熔点降低至479°C。熔盐熔化时CsCl和IrCl3反应形成Cs2IrCl6和Cs3IrCl6,提高了Ir盐在熔体中的溶解度及稳定性。空气气氛中,阴极电流密度增加时（550 mA/cm2）,Ir涂层表面粗糙度增加、晶粒尺寸减小、宏观致密性提高而微观致密性降低。熔盐温度升高时（520640°C）,Ir涂层表面粗糙度减小、晶粒尺寸增加、宏观致密性降低而微观致密性提高。Ar气氛下采用相同沉积参数制备的Ir涂层的<111>向择优取向度更高,微观致密性更好。ED Ir涂层和Re基体间界面结合强度大于16 MPa。Ir涂层密度接近理论密度的98%,纯度优于99.976%,室温抗拉强度及断裂延伸率分别为258 MPa和2.3%。采用半无限大扩散模型研究了18002200°C间Ir-Re扩散偶中Re向Ir中扩散的行为,计算得到1800°C、2000°C和2200°C时Re在Ir中的扩散系数分别为2.8×10-11 cm2/s、5.6×10-11 cm2/s及9.7×10-11 cm2/s,扩散激活能为132.5 kJ/mol。对Ir/Re在2000°C时的抗氧化行为进行研究后发现,Re沿Ir涂层晶界快速扩散及Ir涂层直接氧化挥发共同导致Ir/Re在高温氧化性环境中的失效。Ir涂层氧化破坏时,其晶界上形成的大量孔洞源于涂层中细小孔洞的迁移和聚集,以及Re沿Ir晶界快速扩散导致局部Re浓度较高而引发的择优氧化现象。对C/C复合材料表面Ir/Re涂层的结合及高温烧蚀行为进行研究后发现,CVD Re涂层不但降低了熔盐在C/C复合材料表面的接触角（128.5°降低至43.4°）,而且增强了Ir涂层与C/C复合材料的结合（3.2 MPa增加至7.9 MPa）。然而,熔盐电沉积Ir涂层时熔盐通过Re涂层表面的微裂纹渗入C/C复合材料,导致高温退火后,Ir/Re涂层与C/C复合材料的结合变弱。C/C复合材料表面Ir/Re涂层在高温烧蚀过程中保持完好,但在烧蚀结束后的降温过程中,涂层表面开始出现开裂和鼓泡。烧蚀后Ir涂层表面粗糙度降低,晶粒尺寸增加,晶界出现孔洞,涂层择优取向由<311>转变为<220>。根据Ir/Re涂层在高温下的失效机制,分别从Ir涂层的组织结构改进及成分改性两方面入手,研究脉冲电沉积工艺及固渗工艺对Ir涂层结构及组成的影响,并对结构及成分改进后Ir涂层的抗氧化性进行了研究。结果表明,脉冲电沉积工艺可以改变Ir涂层的柱状生长趋势,获得具有较低表面粗糙度（Ra 1.01±0.09μm）、极高<111>向择优取向、亚层厚度均匀、层间界面清晰的层状Ir涂层。固渗工艺可以实现Ir涂层的渗铝改性,调整固渗温度,可以在Ir涂层表面制备出单层IrAl（600°C）涂层及具有IrAl内层、IrAl2.7（3）外层的双层涂层（700800°C）。渗铝改性后,Ir涂层的抗氧化性大幅提高,渗铝改性Ir涂层和纯Ir涂层在18501900°C分别氧化考核90 min和100 min后,二者的失重分别为0.372 mg/cm2和81.1mg/cm2。渗铝改性Ir涂层氧化后形成了从内到外依次为Ir、Ir+Al2O3及Al2O3的多层结构。
刘娜[9]（2014）在《碳/碳复合材料表面烧蚀的多尺度数值模拟》文中提出碳/碳复合材料是碳纤维增强碳基体的复合材料，具有密度低、比强度高、抗烧蚀、抗热冲击等优点，可耐受10000℃的驻点温度。在非氧化环境下，强度可保持在2000℃以上，是再入环境中理想的高性能烧蚀材料。碳/碳复合材料在抗烧蚀、耐摩擦、热防护、抗核辐射、高温热结构等领域得到了广泛应用，主要在航空航天领域中用作高温热结构材料，烧蚀材料和摩擦材料。作为热防护材料，碳/碳复合材料的服役环境异常恶劣，其氧化烧蚀会导致材料强度的显着下降，因此对碳/碳复合材料在服役过程中的烧蚀研究一直都是国内外研究的热点。因外部环境参数不确定，不同尺度材料的力学性能差异性大及试验费用昂贵，导致碳/碳复合材料烧蚀机理的实验研究局限性大。本论文利用数值模拟方法分析了碳/碳复合材料在高温环境中的氧化烧蚀，不同尺度上的烧蚀形貌演化，以及烧蚀变化与性能退化之间的关系，主要包括以下内容：（1）根据实验结果建立了描述碳/碳复合材料表面烧蚀后退规律的方程。采用与烧蚀温度、时间、活化能有关的阿伦尼乌斯反应速率来描述碳/碳复合材料表面的烧蚀变化过程。设定碳/碳复合材料初始氧化温度为400℃，转折临界温度为873℃，临界温度前后具有不同的活化能。采用ALE自适应网格方法，通过ABAQUS的二次开发编写了控制烧蚀变化的UMESHMOTION子程序，模拟了碳/碳复合材料表面的烧蚀变化过程。（2）建立了碳/碳复合材料的宏观烧蚀模型，基于控制表面烧蚀的子程序，模拟计算了宏观均匀的碳/碳复合材料的烧蚀变化，分析了烧蚀过程中表面形貌的变化、材料性能对烧蚀变化的影响以及烧蚀速率对烧蚀变化的影响。（3）建立了碳/碳复合材料的细观尺度模型，模拟了细观尺度上碳/碳复合材料的烧蚀变化，分析了烧蚀过程中表面形貌的变化，温度对烧蚀变化的影响以及纤维体分比对烧蚀变化的影响。（4）研究了含有内部烧蚀的碳/碳复合材料烧蚀前后的力学性能的变化，包括不同烧蚀程度内部孔洞的烧蚀形貌以及材料烧蚀前后的拉伸压缩性能的退化规律。
王德文,杨月诚,査柏林[10]（2014）在《轴棒法编织C/C复合材料的超声速火焰烧蚀性能》文中研究指明为了研究轴棒法编织、高压浸渍-碳化致密工艺（HPIC）及高温处理工艺制成的高密度的碳/碳（C/C）复合材料在火箭发动机中的烧蚀性能,使用气氧和煤油超声速（HVO）火焰对复合材料进行含铝工况烧蚀/侵蚀实验,烧蚀时间为30s;对比研究了复合材料在有、无含铝粒子侵蚀时烧蚀性能的差别;分别用扫描电镜、微CT和表面能谱分析了不同工况烧蚀表面的形貌和成分。结果表明,在不同的烧蚀工况下,材料的表面粗糙度不同,微观形貌和烧蚀率也有很大差异;复合材料在无粒子侵蚀工况下的线烧蚀率和质量烧蚀率的平均值分别是0.0318mm/s和0.0319g/s,烧蚀表面呈竹笋状和毛絮状,热化学烧蚀起主导作用;有粒子侵蚀时的线烧蚀率和质量烧蚀率的平均值分别是0.0516mm/s和0.0353g/s,烧蚀表面呈钝竹笋状,纤维从根部断裂,热化学烧蚀和机械剥蚀同时起作用;在纤维和基体表面有Al2O3粒子沉积;含铝烧蚀/侵蚀的线烧蚀率是不含铝烧蚀的1.6倍,质量烧蚀率的1.1倍。在烧蚀区的内部,基体碳受热后开裂,而碳纤维与基体碳间的界面相受热后无明显变化。
二、多向C/C复合材料烧蚀表面粗糙度初步研究（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、多向C/C复合材料烧蚀表面粗糙度初步研究（论文提纲范文）
（1）材料防热的多尺度现象与防热建模（论文提纲范文）
| 引 言 |
| 1 防热材料工艺与防热响应特性 |
| 2 热响应建模与关注问题 |
| 2.1 服役环境的影响 |
| 2.2 不同热响应机制的判别 |
| 2.3 多机制耦合影响 |
| 2.4 细观现象与局部参数引入 |
| 2.5 细观结构演化与防热建模 |
| 3 微观尺度防热模拟、 优化设计与验证 |
| 3.1 高温组分参数的计算方法 |
| 3.2 分析案例与组分优化设计 |
| 4 结论 |
| (1)掌握跨尺度的物理化学现象和产生这些现象的本质机理. |
| (2)防热建模应加强多尺度现象耦合和多机制并存等复杂过程的模拟. |
| (3)应加强基础数据的获取和智能算法的应用. |
（2）三维编织复合材料微细观烧蚀行为及高温力学响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 表面烧蚀研究方法 |
| 1.2.2 体积烧蚀研究方法 |
| 1.2.3 炭化复合材料力学响应研究方法 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 炭化复合材料表面微细观烧蚀行为研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微细观烧蚀模型 |
| 2.3 数值求解方法 |
| 2.3.1 气相域和固相域演化的控制方程 |
| 2.3.2 气固相界面重构方法 |
| 2.3.3 松耦合算法及其验证 |
| 2.3.4 微观烧蚀程序三维算例验证 |
| 2.4 微观烧蚀行为数值模拟 |
| 2.4.1 纤维抗氧化性能比基体强的情况 |
| 2.4.2 纤维抗氧化性能比基体弱的情况 |
| 2.5 细观烧蚀行为数值模拟 |
| 2.5.1 编织复合材料几何结构 |
| 2.5.2 计算参数 |
| 2.5.3 细观烧蚀数值模拟结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 炭化复合材料细观体积烧蚀行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 均匀各向同性炭化复合材料体积烧蚀模型 |
| 3.2.1 体积烧蚀机理及数学模型 |
| 3.2.2 数值模型求解方法及烧蚀算例 |
| 3.2.3 数值模型的验证 |
| 3.2.4 均匀各向同性炭化复合材料的体积烧蚀特点 |
| 3.3 细观体烧蚀模型及其求解方法 |
| 3.3.1 细观体积烧蚀模型 |
| 3.3.2 组分材料的热物性和气体渗透性能 |
| 3.3.3 细观体积烧蚀模型求解方法 |
| 3.3.4 细观体积烧蚀求解方法验证 |
| 3.4 三维编织碳/酚醛复合材料体积烧蚀响应 |
| 3.4.1 算例说明 |
| 3.4.2 温度响应 |
| 3.4.3 内压响应 |
| 3.4.4 细观体积烧蚀响应的简化计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 编织炭化型热防护材料的高温力学性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 酚醛树脂和碳纤维的高温力学性能分析 |
| 4.2.1 酚醛基体高温力学性能预报模型 |
| 4.2.2 基本参数和力学性能 |
| 4.2.3 基体高温力学性能衰减的不可逆性 |
| 4.2.4 酚醛树脂力学性能的影响因素 |
| 4.2.5 碳纤维高温力学性能 |
| 4.3 纤维束的高温力学性能分析 |
| 4.3.1 纤维束刚度和热变形性能 |
| 4.3.2 纤维束的强度 |
| 4.4 三维编织复合材料的高温力学性能分析 |
| 4.4.1 三维编织复合材料的刚度性能 |
| 4.4.2 三维编织复合材料的强度性能 |
| 4.4.3 强度预报方法的实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 烧蚀条件下的材料损伤和剥蚀行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 烧蚀条件下的热应力损伤 |
| 5.2.1 热/力/炭化反应耦合模型 |
| 5.2.2 求解方法 |
| 5.2.3 数值模拟结果及讨论 |
| 5.3 纤维剥蚀的讨论 |
| 5.3.1 纤维单丝的折断破坏 |
| 5.3.2 纤维单丝的剥落破坏 |
| 5.3.3 编织炭化型热防护材料的层片状剥蚀 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 新型超硬材料超精密切削刀具发展现状 |
| 1.2.2 金刚石等超硬材料加工方法研究现状 |
| 1.2.3 多晶金刚石抛光材料去除机理与工艺研究现状 |
| 1.2.4 飞秒激光加工金刚石材料研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 纳米孪晶金刚石的飞秒激光加工材料去除机理及工艺研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米孪晶金刚石材料的飞秒激光加工机理研究 |
| 2.2.1 nt-D材料的显微结构分析 |
| 2.2.2 飞秒激光加工实验装置 |
| 2.2.3 nt-D材料的飞秒激光加工烧蚀阈值 |
| 2.2.4 飞秒激光加工nt-D材料去除机理 |
| 2.3 飞秒激光工艺参数对材料去除的影响 |
| 2.3.1 飞秒激光波长对材料去除的影响 |
| 2.3.2 脉冲重复频率对材料去除的影响 |
| 2.3.3 脉冲序列时域调控对材料去除的影响 |
| 2.4 飞秒激光的平面加工策略研究 |
| 2.4.1 垂直入射加工法 |
| 2.4.2 平行入射加工法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于扫描振镜的纳米孪晶金刚石刀具飞秒激光精密成形原理与技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 飞秒激光平行加工nt-D刀具的加工原理分析 |
| 3.2.1 飞秒激光平行加工表面理论残留高度 |
| 3.2.2 飞秒激光平行加工刀具刃口锋利度分析 |
| 3.2.3 飞秒激光加工材料去除效率分析 |
| 3.3 扫描振镜辅助飞秒激光加工工件表面能量密度分布建模 |
| 3.3.1 nt-D刀具的飞秒激光加工策略分析 |
| 3.3.2 次摆线轨迹脉冲重叠率的解析模型 |
| 3.3.3 次摆线轨迹脉冲重叠解析模型的校准 |
| 3.3.4 次摆线轨迹飞秒激光加工表面的能量密度分布 |
| 3.4 扫描振镜辅助飞秒激光平行加工的实验研究 |
| 3.4.1 直线扫描 |
| 3.4.2 平面加工 |
| 3.5 高精度圆弧刃nt-D刀具的制备 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 圆弧刃纳米孪晶金刚石刀具的机械研磨半精加工机理与工艺研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 nt-D材料机械研磨可行性分析及机理研究 |
| 4.2.1 单晶金刚石磨粒去除nt-D材料的可行性分析 |
| 4.2.2 nt-D材料研磨后的表层显微结构分析 |
| 4.2.3 nt-D材料机械研磨过程中的化学作用分析 |
| 4.2.4 多因素耦合下的nt-D材料去除机理探讨 |
| 4.3 nt-D表面的机械研磨工艺研究 |
| 4.3.1 nt-D材料研磨表面质量分析 |
| 4.3.2 nt-D材料研磨表面变质层分析 |
| 4.3.3 nt-D刀具研磨加工切削刃锋利度分析 |
| 4.3.4 nt-D材料刀具制备可靠性综合分析 |
| 4.4 圆弧刃nt-D刀具后刀面的机械研磨工艺研究 |
| 4.4.1 圆弧刃刀具后刀面的研磨装置 |
| 4.4.2 圆弧刃后刀面的研磨工艺研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 纳米孪晶金刚石刀具的机械化学精抛光及其切削性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机械化学抛光实验装置及氧化剂选择 |
| 5.2.1 机械化学抛光装置 |
| 5.2.2 氧化剂的选择 |
| 5.3 机械化学抛光中的化学材料去除机理 |
| 5.4 基于机械化学抛光法的nt-D刀具精加工工艺研究 |
| 5.4.1 工艺参数对表面质量的影响 |
| 5.4.2 工艺参数对材料去除率的影响 |
| 5.4.3 nt-D表面变质层去除效果分析 |
| 5.4.4 nt-D刀具切削刃的锋利度分析 |
| 5.5 nt-D刀具的切削性能研究 |
| 5.5.1 实验装置及实验设计 |
| 5.5.2 针对铝基碳化硅材料切削的刀具切削性能研究 |
| 5.5.3 针对镁铝尖晶石材料切削的刀具耐磨性研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）无纬布针剌C/C喉衬材料的制备及其烧蚀机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 C/C复合材料概论 |
| 1.1.1 C/C复合材料的热物理特性 |
| 1.1.2 C/C复合材料的应用领域 |
| 1.2 C/C复合材料预制体研究现状 |
| 1.2.1 炭纤维预制体发展历程 |
| 1.2.2 针刺预制体制备技术 |
| 1.2.3 国外针刺预制体的发展与应用 |
| 1.2.4 国内针刺预制体的发展与应用 |
| 1.3 C/C复合材料致密化技术 |
| 1.3.1 CVI工艺 |
| 1.3.2 液相浸渍-炭化工艺 |
| 1.3.3 石墨化工艺 |
| 1.4 固体火箭发动机喷管C/C喉衬材料研究现状 |
| 1.4.1 C/C喉衬材料的发展历程 |
| 1.4.2 国外C/C喉衬材料研究现状 |
| 1.4.3 国内C/C喉衬材料研究现状 |
| 1.5 论文的选题背景与意义 |
| 1.6 本文的研究内容 |
| 第2章 材料制备与试验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 原材料 |
| 2.2.1 碳源前驱体 |
| 2.2.2 纤维 |
| 2.2.3 预制体 |
| 2.3 无纬布针刺C/C喉衬材料制备 |
| 2.4 性能测试方法 |
| 2.4.1 体积密度 |
| 2.4.2 孔隙分布 |
| 2.4.3 微观形貌分析 |
| 2.4.4 力学性能测试 |
| 2.4.5 热物理性能表征 |
| 2.4.6 密度分布情况 |
| 2.4.7 高温拉伸性能测试 |
| 2.4.8 抗烧蚀性能评价 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 CVI致密无纬布针刺C/C喉衬材料工艺研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CVI工艺原理 |
| 3.3 CVI温度场数值模拟 |
| 3.3.1 边界条件设计输入 |
| 3.3.2 数学模型建立 |
| 3.3.3 计算结果 |
| 3.4 分区致密方案设计 |
| 3.5 试验验证情况 |
| 3.5.1 温度控制方式 |
| 3.5.2 致密效率对比 |
| 3.5.3 微观形貌对比 |
| 3.5.4 密度分布情况 |
| 3.6 无纬布针刺预制体的CVI致密化行为 |
| 3.6.1 预制体密度演变 |
| 3.6.2 微观形貌分析 |
| 3.6.3 密度分布情况 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 无纬布针刺C/C喉衬材料的致密化及性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无纬布针刺C/C喉衬材料的致密化 |
| 4.2.1 致密化方式对无纬布针刺C/C喉衬材料基本性能的影响 |
| 4.2.2 不同致密化方式下材料的微观结构 |
| 4.2.3 不同致密化方式下材料的常温力学性能 |
| 4.2.4 不同致密化方式下材料的破坏行为 |
| 4.2.5 不同致密化方式下材料的Z向热性能 |
| 4.2.6 无纬布针刺C/C喉衬材料的高温拉伸行为 |
| 4.3 无纬布针刺C/C喉衬材料的孔隙特性 |
| 4.3.1 孔隙的光学图像 |
| 4.3.2 孔结构特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 无纬布针刺C/C喉衬材料性能调控研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 预制体性能调控对针刺C/C材料力学性能的影响 |
| 5.3 最终热处理温度调控对无纬布针刺材料热力学性能的影响 |
| 5.3.1 最终热处理温度对基本性能的影响 |
| 5.3.2 最终热处理温度对力学性能的影响 |
| 5.3.3 最终热处理温度对热膨胀系数的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 无纬布针刺C/C喉衬材料的烧蚀机制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 小型发动机下无纬布针刺C/C喉衬的抗烧蚀行为 |
| 6.3 全尺寸发动机下针刺C/C喉衬的烧蚀机制 |
| 6.3.1 喉衬材料的表观烧蚀行为 |
| 6.3.2 烧蚀型面微观形貌分析 |
| 6.3.3 无纬布针刺喉衬烧蚀机制研究 |
| 6.3.4 IR-C/C喉衬材料烧蚀可靠性评价 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）针刺碳/碳复合材料细观力学建模及氧化行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 C/C复合材料的研究现状 |
| 1.2.1 C/C复合材料的发展 |
| 1.2.2 C/C复合材料细观结构和力学性能 |
| 1.2.3 C/C复合材料模型的重构 |
| 1.2.4 C/C复合材料的氧化行为 |
| 1.3 NP C/C复合材料的研究现状 |
| 1.3.1 NP C/C复合材料针刺工艺 |
| 1.3.2 NP C/C力学分析模型 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 NP C/C复合材料三维细观有限元模型重构 |
| 2.1 三维重构技术 |
| 2.1.1 图像获取 |
| 2.1.2 边缘检测 |
| 2.1.3 三维有限单元模型重构 |
| 2.2 NP C/C复合材料细观图像处理 |
| 2.2.1 材料工艺与参数 |
| 2.2.2 夹具设计 |
| 2.2.3 图像处理 |
| 2.3 NP C/C复合材料的三维细观有限元模型 |
| 2.4 重构模型校验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 NP C/C复合材料细观有限元渐进损伤分析 |
| 3.1 NP C/C复合材料力学性能试验 |
| 3.2 组分相的强度判据 |
| 3.2.1 纤维束 |
| 3.2.2 基体 |
| 3.2.3 模量折减方案 |
| 3.3 代表性体积单元的周期性边界条件 |
| 3.4 渐进损伤模拟 |
| 3.4.1 材料参数 |
| 3.4.2 拉伸模拟 |
| 3.4.3 压缩模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 NP C/C复合材料子单胞模型渐进损伤分析 |
| 4.1 NP C/C复合材料典型子单胞 |
| 4.2 NP C/C复合材料基于五种子单胞的渐进损伤分析 |
| 4.2.1 等应力和等应变假设 |
| 4.2.2 针孔处的应力集中 |
| 4.2.3 五种子单胞的拉伸和压缩渐进损伤分析 |
| 4.2.3.1 子单胞A的拉伸和压缩渐进损伤模拟 |
| 4.2.3.2 子单胞B的拉伸和压缩渐进损伤模拟 |
| 4.2.3.3 子单胞C的拉伸和压缩渐进损伤模拟 |
| 4.2.3.4 子单胞D的拉伸和压缩渐进损伤模拟 |
| 4.2.3.5 子单胞E的拉伸和压缩渐进损伤模拟 |
| 4.2.4 NP C/C复合材料的拉伸和压缩性能 |
| 4.4 针刺损伤分布随机性对NP C/C复合材料力学性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 NP C/C复合材料曲梁模型与分析 |
| 5.1 空间曲梁刚度矩阵 |
| 5.2 建立NP C/C复合材料曲梁模型 |
| 5.2.1 曲梁单元的几何构型的确定 |
| 5.2.2 曲梁模型的材料参数 |
| 5.2.2.1 纤维束的刚度 |
| 5.2.2.2 基体的刚度 |
| 5.3 渐进损伤模拟 |
| 5.3.1 损伤判据 |
| 5.3.2 有限元仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 NP C/C复合材料的氧化行为研究 |
| 6.1 氧化试验 |
| 6.2 NP C/C复合材料氧化速率研究 |
| 6.2.1 NP C/C复合材料的氧化机理 |
| 6.2.2 NP C/C复合材料氧化与密度关系 |
| 6.2.3 氧化前后形态变化 |
| 6.3 NP C/C复合材料氧化后剩余性能 |
| 6.3.1 拉伸性能 |
| 6.3.2 压缩性能 |
| 6.3.3 弯曲性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）抗烧蚀C/C复合材料研究进展（论文提纲范文）
| 1 前言 |
| 2 抗烧蚀 C / C 复合材料 |
| 2. 1 预制体结构与热解炭织构 |
| 2. 1. 1 预制体结构对 C / C 复合材料烧蚀性能的影响 |
| 2. 1. 2 热解炭织构对 C / C 复合材料烧蚀性能的影响 |
| 2. 2 基体改性技术 |
| 2. 2. 1 溶液浸渍技术 |
| 2. 2. 2 固相复合技术 |
| 2. 2. 3 化学气相渗透( CVI) 技术 |
| 2. 2. 4 前驱体转化技术 |
| 2. 2. 5 反应熔融浸渗技术 |
| 2. 3 抗烧蚀涂层 |
| 2. 3. 1 包埋法 |
| 2. 3. 2 化学气相沉积法 |
| 2. 3. 3 等离子喷涂法 |
| 3 展望 |
（7）化学气相沉积SiC和ZrC涂层的制备及抗烧蚀性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 C/C 复合材料的发展 |
| 1.3 C/C 复合材料的应用 |
| 1.4 C/C 复合材料的氧化 |
| 1.5 C/C 复合材料的烧蚀 |
| 1.6 C/C 复合材料抗氧化烧蚀技术 |
| 1.6.1 改性技术及发展现状 |
| 1.6.2 表面涂层技术及发展现状 |
| 1.7 CVD 技术 |
| 1.7.1 CVD 理论基础 |
| 1.7.2 影响 CVD 涂层质量的因素 |
| 1.7.3 CVD-SiC 抗氧化烧蚀涂层的研究现状 |
| 1.7.4 CVD-ZrC 抗氧化烧蚀涂层的研究现状 |
| 1.8 选题背景及意义 |
| 1.9 主要研究内容 |
| 第2章 实验原理及方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 涂层制备的原材料 |
| 2.2.1 制备 SiC 涂层的原材料 |
| 2.2.2 制备 ZrC 涂层的原材料 |
| 2.3 沉积设备 |
| 2.4 涂层沉积工艺 |
| 2.4.1 SiC 涂层沉积工艺 |
| 2.4.2 ZrC 涂层沉积工艺 |
| 2.5 涂层的性能测试方法 |
| 2.6 涂层结构的表征 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 化学气相沉积法制备 SiC 涂层的微观结构及抗烧蚀性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 前驱体的输送方式 |
| 3.3 工艺参数对 C/C 复合材料表面 SiC 涂层微观结构的影响 |
| 3.3.1 沉积温度的影响 |
| 3.3.2 H_2/MTS 摩尔比的影响 |
| 3.4 工艺参数对碳纤维表面 SiC 涂层的微观结构的影响 |
| 3.4.1 沉积温度的影响 |
| 3.4.2 H_2/MTS 摩尔比的影响 |
| 3.5 碳纤维表面 SiC 涂层的生长行为 |
| 3.6 不同烧蚀环境下 C/C 复合材料表面 SiC 涂层的烧蚀行为 |
| 3.6.1 循环烧蚀下 SiC 涂层的抗烧蚀性能 |
| 3.6.2 循环烧蚀下 SiC 涂层的烧蚀机理 |
| 3.6.3 不同烧蚀热流量下 SiC 涂层的抗烧蚀性能 |
| 3.6.4 不同烧蚀热流量下 SiC 涂层的烧蚀机理 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 化学气相沉积法制备 ZrC 涂层的微观结构 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 前驱体的输送方式 |
| 4.3 工艺参数对 C/C 复合材料表面 ZrC 涂层微观结构的影响 |
| 4.3.1 沉积温度的影响 |
| 4.3.2 H_2浓度的影响 |
| 4.3.3 沉积位置的影响 |
| 4.4 工艺参数对碳纤维表面 ZrC 涂层微观结构的影响 |
| 4.4.1 沉积温度的影响 |
| 4.4.2 H_2浓度的影响 |
| 4.5 碳纤维表面 ZrC 涂层的生长行为 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 C/C 复合材料表面 ZrC 涂层的抗烧蚀性能和机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同沉积温度下制备 ZrC 涂层的烧蚀行为 |
| 5.2.1 抗烧蚀性能 |
| 5.2.2 烧蚀机理 |
| 5.3 不同 H_2浓度下制备 ZrC 涂层的烧蚀行为 |
| 5.3.1 抗烧蚀性能 |
| 5.3.2 烧蚀机理 |
| 5.4 不同烧蚀环境下 ZrC 涂层的烧蚀行为 |
| 5.4.1 循环烧蚀下 ZrC 涂层的抗烧蚀性能和烧蚀机理 |
| 5.4.2 不同烧蚀热流量下 ZrC 涂层的抗烧蚀性能和烧蚀机理 |
| 5.5 烧蚀过程中 ZrO2纳米棒的生长行为 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 SiC/ZrC 复合涂层的制备及抗烧蚀性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 SiC/ZrC 涂层的制备及微观结构 |
| 6.3 SiC/ZrC 涂层的抗烧蚀性能和烧蚀机理 |
| 6.4 SiC/ZrC/SiC 涂层的制备及微观结构 |
| 6.5 SiC/ZrC/SiC 涂层的抗烧蚀性能和烧蚀机理 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）耐高温铱/铼涂层制备技术与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 Re涂层的制备工艺和性能 |
| 1.2.1 电子束物理气相沉积（EB-PVD） |
| 1.2.2 熔盐电沉积（ED） |
| 1.2.3 化学气相沉积（CVD） |
| 1.2.4 Re涂层制备工艺比较 |
| 1.2.5 Re涂层的性能 |
| 1.3 Ir涂层的制备工艺和性能 |
| 1.3.1 物理气相沉积（PVD） |
| 1.3.2 金属有机化学气相沉积（MOCVD） |
| 1.3.3 熔盐电沉积（ED） |
| 1.3.4 Ir涂层制备工艺比较 |
| 1.3.5 Ir涂层的性能 |
| 1.4 Ir/Re涂层的应用及性能 |
| 1.5 论文的选题依据与研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 Re、Ir涂层制备及改性工艺方法 |
| 2.2.1 CVD法制备Re涂层 |
| 2.2.2 ED法制备Ir涂层 |
| 2.2.3 粉末固渗法渗铝改性Ir涂层 |
| 2.3 性能测试 |
| 2.3.1 密度测量 |
| 2.3.2 拉伸强度测试 |
| 2.3.3 结合强度测试 |
| 2.3.4 硬度测量 |
| 2.3.5 表面粗糙度测量 |
| 2.3.6 高温接触角测量 |
| 2.3.7 高温互扩散 |
| 2.3.8 抗烧蚀性能 |
| 2.3.9 抗氧化性能 |
| 2.4 组织结构、成分及物相分析 |
| 2.4.1 形貌分析 |
| 2.4.2 元素成分分析 |
| 2.4.3 相组成分析 |
| 2.4.4 热分析 |
| 第三章 燃烧室芯模表面CVD法制备Re涂层研究 |
| 3.1 燃烧室芯模表面CVD Re涂层工艺研究 |
| 3.1.1 研究方案 |
| 3.1.2 CVD工艺对芯模表面Re涂层沉积速率和收率的影响 |
| 3.1.3 CVD工艺对芯模表面Re涂层形貌及结构的影响 |
| 3.2 Re燃烧室均匀化制备技术研究 |
| 3.2.1 芯模表面Re涂层沉积均匀化研究 |
| 3.2.2 Re燃烧室制备及其组织结构 |
| 3.3 CVD Re的纯度及力学性能 |
| 3.3.1 纯度 |
| 3.3.2 力学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 ED Ir涂层工艺及性能研究 |
| 4.1 ED Ir涂层用熔盐体系研究 |
| 4.1.1 熔盐组成及熔体中Ir离子的稳定性研究 |
| 4.1.2 熔盐体系的结构研究 |
| 4.2 ED Ir涂层工艺研究 |
| 4.2.1 沉积基体的制备及研究方案 |
| 4.2.2 阴极电流密度的影响 |
| 4.2.3 熔盐温度的影响 |
| 4.2.4 环境气氛的影响 |
| 4.3 ED Ir涂层性能研究 |
| 4.3.1 密度 |
| 4.3.2 纯度 |
| 4.3.3 力学性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Ir/Re的界面结合、高温扩散及氧化行为研究 |
| 5.1 Ir/Re界面结合研究 |
| 5.2 Ir/Re界面高温扩散行为研究 |
| 5.2.1 Ir-Re扩散偶的制备及研究方案 |
| 5.2.2 Ir/Re界面的高温扩散 |
| 5.3 Ir/Re高温氧化行为研究 |
| 5.3.1 Ir/Re氧化样品的制备 |
| 5.3.2 Ir/Re高温氧化行为 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Ir/Re涂层与C/C复合材料的界面结合及其抗烧蚀性能研究 |
| 6.1 Ir/Re涂层与C/C复合材料的界面结合研究 |
| 6.1.1 Re涂层与C/C复合材料的界面结合 |
| 6.1.2 Ir涂层及Ir/Re涂层与C/C复合材料的界面结合 |
| 6.2 C/C复合材料表面Ir/Re涂层的抗烧蚀性能研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 铱涂层改性探索研究 |
| 7.1 非柱状晶组织Ir涂层的制备研究 |
| 7.1.1 脉冲电沉积研究方案 |
| 7.1.2 层状Ir涂层的组织结构 |
| 7.2 渗铝改性Ir涂层的制备及抗氧化性能研究 |
| 7.2.1 固渗基体的制备及研究方案 |
| 7.2.2 固渗工艺对涂层组织结构的影响 |
| 7.2.3 渗铝改性Ir涂层的高温抗氧化性 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）碳/碳复合材料表面烧蚀的多尺度数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碳/碳复合材料烧蚀机理 |
| 1.3 碳/碳复合材料烧蚀研究国内外现状 |
| 1.3.1 C/C 复合材料烧蚀实验研究 |
| 1.3.2 C/C 复合材料烧蚀数值模拟 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 第2章 烧蚀力学分析与仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 碳基复合材料烧蚀模拟的 ALE 有限元方法 |
| 2.2.1 ALE 描述 |
| 2.2.2 ALE 描述中的基本方程 |
| 2.2.3 ALE 有限元计算格式 |
| 2.3 ABAQUS 中的 ALE 方法 |
| 2.4 热力耦合有限元分析理论 |
| 2.5 碳基复合材料的多尺度模拟研究 |
| 2.5.1 复合材料的多尺度建模的基本原则 |
| 2.5.2 碳基复合材料的多尺度模型 |
| 2.5.3 多尺度分析在碳基复合材料有效性能分析中的应用 |
| 2.5.4 碳基复合材料烧蚀粗糙度的多尺度模拟 |
| 2.5.5 碳基复合材料烧蚀过程中的多场耦合多尺度模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 碳/碳复合材料表面烧蚀模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 C/C 复合材料细观烧蚀形貌模拟 |
| 3.3 宏观模型与数值结果 |
| 3.3.1 材料密度对烧蚀性能的影响 |
| 3.3.2 热导率对烧蚀性能的影响 |
| 3.3.3 比热对烧蚀性能的影响 |
| 3.3.4 不同烧蚀速率对烧蚀性能的影响 |
| 3.4 细观模型与数值结果 |
| 3.4.1 烧蚀温度对 C/C 细观表面烧蚀变化的影响 |
| 3.4.2 纤维体分比对 C/C 细观表面烧蚀变化的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 含内部孔洞的碳/碳复合材料表面烧蚀模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 宏观均匀模型与数值结果 |
| 4.2.1 温度对含内部孔洞表面烧蚀的影响 |
| 4.2.2 材料密度对含内部孔洞表面烧蚀的影响 |
| 4.2.3 热传导率对含内部孔洞表面烧蚀的影响 |
| 4.2.4 比热容对含内部孔洞表面烧蚀的影响 |
| 4.3 含内部孔洞的表面烧蚀对力学性能的影响 |
| 4.3.1 内部孔洞烧蚀对均匀模型拉伸性能的影响 |
| 4.3.2 内部孔洞烧蚀对均匀模型压缩性能的影响 |
| 4.4 细观模型与数值结果 |
| 4.4.1 内部孔洞烧蚀对细观模型拉伸性能的影响 |
| 4.4.2 内部孔洞烧蚀对细观模型压缩性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）轴棒法编织C/C复合材料的超声速火焰烧蚀性能（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 实验 |
| 2. 1 轴棒法编织C / C复合材料的制备 |
| 2. 2 烧蚀试验系统 |
| 2. 3 测试分析 |
| 3 试验结果及讨论 |
| 3. 1 试样烧蚀率分析 |
| 3. 2 烧蚀形貌分析 |
| 3. 3 谱图分析 |
| 3. 4 多面微CT扫描 |
| 4 结论 |
四、多向C/C复合材料烧蚀表面粗糙度初步研究（论文参考文献）
- [1]材料防热的多尺度现象与防热建模[J]. 俞继军,邓代英,罗晓光,高俊杰,艾邦成. 气体物理, 2021(04)
- [2]三维编织复合材料微细观烧蚀行为及高温力学响应研究[D]. 李伟. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [3]纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究[D]. 靳田野. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]无纬布针剌C/C喉衬材料的制备及其烧蚀机制研究[D]. 李艳. 西北工业大学, 2018(02)
- [5]针刺碳/碳复合材料细观力学建模及氧化行为研究[D]. 张海军. 南京航空航天大学, 2018
- [6]抗烧蚀C/C复合材料研究进展[J]. 付前刚,张佳平,李贺军. 新型炭材料, 2015(02)
- [7]化学气相沉积SiC和ZrC涂层的制备及抗烧蚀性能[D]. 王少龙. 西北工业大学, 2015(07)
- [8]耐高温铱/铼涂层制备技术与性能研究[D]. 朱利安. 国防科学技术大学, 2014(02)
- [9]碳/碳复合材料表面烧蚀的多尺度数值模拟[D]. 刘娜. 北京工业大学, 2014(03)
- [10]轴棒法编织C/C复合材料的超声速火焰烧蚀性能[J]. 王德文,杨月诚,査柏林. 推进技术, 2014(02)