2D-C/[SiC-(B-C)]复合材料在航空发动机燃烧室中的自愈合行为研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00969

无机材料学报 ›› 2011, Vol. 26 ›› Issue (9): 969-973.DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00969

2D-C/[SiC-(B-C)]复合材料在航空发动机燃烧室中的自愈合行为研究

刘光海, 成来飞, 栾新刚, 刘永胜

(西北工业大学超高温结构复合材料国防科技重点实验室, 西安 710072)

收稿日期:2010-11-11 修回日期:2011-02-21 出版日期:2011-09-20 网络出版日期:2011-08-19
作者简介:刘光海(1986-), 男, 硕士研究生. E-mail: Rockfafa@hotmail.com
基金资助:
国家自然科学基金(51032006, 50820145202)

Self-healing Behavior of 2D-C/[SiC-(B-C)] Composite in Aero-engine Combustion Chamber

LIU Guang-Hai, CHENG Lai-Fei, LUAN Xin-Gang, LIU Yong-Sheng

LIU Guang-Hai, Cheng Lai-Fei, LUAN Xin-Gang, LIU Yong-Sheng

Received:2010-11-11 Revised:2011-02-21 Published:2011-09-20 Online:2011-08-19
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (51032006, 50820145202)

摘要/Abstract

摘要： 采用以B-C陶瓷为基体自愈合改性组元的2D-C/[SiC-(B-C)]以及经过硅硼玻璃改性的2D-C/[SiC-(B-C)]制备浮壁瓦片, 分别在1000、1200、1350℃下对其进行发动机燃烧室环境考核. 对考核后的浮壁瓦片进行取样, 并在室温下进行拉伸强度以及三点弯曲强度测试. 结果发现: 经过环境考核试样的力学性能都有不同程度的提高, 拉伸强度和三点弯曲强度随着考核温度的升高而提高, 其中三点弯曲强度的升高速率更快. 通过SEM观察, B-C自愈合组元氧化生成的玻璃相以及改性硅硼玻璃相在考核过程中有效地封填了试样的孔隙和裂纹. 最后通过力学性能测试结合SEM观察, 初步分析了两种复合材料在航空发动机燃烧室中的愈合机制.

关键词: 2D-C/[SiC-(B-C)], C/SiC, 自愈合, 玻璃相, B-C组元, 氧化

Abstract: 2D-C/[SiC-(B-C)] samples modified by B-C ceramic as self-healing component and boron-silicon glass phase were assessed by environmental engine experiments at 1000℃, 1200℃, 1350℃. Furthermore, tensile strength and three point bending strength of the samples were tested at room temperature after assessment. The results showed that the tensile strength and three point bending strength increased with the increase of assessment temperature, however, three point bending mechanical properties increased at a higher rate. SEM results showed that the glass phase generated by oxidization of B-C self-healing component and the boron oxide glass phase filled pores and cracks effectively. According to the experiments results, the self-healing mechanisms in aero-engine combustion chamber of such two samples were discussed.

Key words: 2D-C/[SiC-(B-C)], C/SiC, self-healing, glass phase, B-C component, oxidation

中图分类号:

TB323

刘光海, 成来飞, 栾新刚, 刘永胜. 2D-C/[SiC-(B-C)]复合材料在航空发动机燃烧室中的自愈合行为研究[J]. 无机材料学报, 2011, 26(9): 969-973.

LIU Guang-Hai, Cheng Lai-Fei, LUAN Xin-Gang, LIU Yong-Sheng . Self-healing Behavior of 2D-C/[SiC-(B-C)] Composite in Aero-engine Combustion Chamber[J]. Journal of Inorganic Materials, 2011, 26(9): 969-973.

参考文献

[1] Ohnabe H, Masaki S, Onozuka M, et al. Potential application of ceramic matrix composites to aero-engine components. Composites Part A, 1999, 30: 489-496.

[2] 张立同, 成来飞, 徐永东. 新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展. 航空制造技术, 2003(1): 23-32.

[3] 张立同, 成来飞, 徐永东,等(ZHANG Li-Tong, et al). 连续纤维增韧陶瓷基复合材料的环境性能模拟. 硅酸盐学报(Journal of the Chinese Ceramic Society), 2007, 35(8): 102-107.

[4] 张立同, 成来飞, 徐永东, 等. 自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究及应用进展. 航空材料学报, 2006, 26(3): 226-227.

[5] Cheng L F, Xu Y D, Zhang L T, et al. Effect of glass sealing on the oxidation behavior of three dimensional C/SiC composites in air. Carbon, 2001, 39(8): 1127-1133.

[6] Cameron G C, James E. Oxidative and hydrolytic stability of boron nitride a new approach to improving the oxidation resistance of carbonaceous structures. Carbon, 1995, 33(4): 389-395.

[7] 刘永胜. CVD/CVI法制备B-C陶瓷的工艺基础. 西安: 西北工业大学博士论文. 2008.

[8] Naslain R, Guette A, Rebillat F, et al. Boron-bearing species in ceramic matrix composites for long-term aerospace applications. Journal of Solid State Chemistry, 2004, 177(2): 449-456.

[9] 殷小玮. 3D-C/SiC复合材料的环境氧化行为. 西安: 西北工业大学博士论文, 2001.

[10] Viricelle J P, Goursat, Bahloul H D. Oxidation behavior of a multi- layered ceramic-matrix composite (SiC)f/C/(Si-B-C)m. Compos. Sci. Technol., 2001, 61(4): 607-614.

[11] 杨文彬. BxC改性2D-C/SiC微结构/性能在热力氧化环境的演变. 西安: 西北工业大学博士论文. 2009.

[12] Nathan S Jacobson. Corrosion of silicon-based ceramics in combustion environments. J. Am. Ceram. Soc, 1993, 76(1): 3-28.

[13] Luan X G, Cheng L F, Zhang J, et al. Effects of temperature and stress on the oxidation behavior of a 3D-C/SiC composite in a combustion wind tunne. Compos. Sci. Technol., 2010, 70(4): 678–684.

[14] Luan X G, Cheng L F, Xu Y D, et al. Stressed oxidation behaviors of SiC matrix composites in combustion environments. Materials Letters, 2007, 61(19/20): 4114-4116.

[1]	郭天民, 董江波, 陈正鹏, 饶睦敏, 李明飞, 李田, 凌意瀚. 中温固体氧化物燃料电池的高熵双钙钛矿阴极材料: 兼容性与活性研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(6): 693-700.
[2]	孙强强, 陈子璇, 杨子玥, 王毅梦, 曹宝月. 金属镍铜负载钒氧化物的高效电解产氢性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(6): 647-655.
[3]	张祥松, 刘业通, 王永瑛, 武子瑞, 刘振中, 李毅, 杨娟. 自组装制备PtIr合金气凝胶及其高效电催化氨氧化性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(5): 511-520.
[4]	郭春霞, 陈伟东, 闫淑芳, 赵学平, 杨傲, 马文. 埃洛石纳米管负载锆氧化物吸附水中砷的研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(5): 529-536.
[5]	李彦冉, 谢叮咚, 蒋杰. 离子氧化物晶体管阵列多级痛觉敏化仿生研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(4): 429-436.
[6]	刘文龙, 赵瑾, 刘娟, 毛小建, 章健, 王士维. 微波干燥自发凝固成型氧化铝湿坯[J]. 无机材料学报, 2023, 38(4): 461-468.
[7]	陈鑫力, 李岩, 王伟胜, 石智文, 竺立强. 明胶/羧化壳聚糖栅控氧化物神经形态晶体管[J]. 无机材料学报, 2023, 38(4): 421-428.
[8]	游钧淇, 李策, 杨栋梁, 孙林锋. 氧化物双介质层忆阻器的设计及应用[J]. 无机材料学报, 2023, 38(4): 387-398.
[9]	王彤宇, 冉皓丰, 周广东. 氧化铁忆阻器中缺陷态诱导的模拟型阻变及突触双脉冲易化特性[J]. 无机材料学报, 2023, 38(4): 437-444.
[10]	王磊, 李建军, 宁军, 胡天玉, 王洪阳, 张占群, 武琳馨. CoFe₂O₄@Zeolite催化剂活化过一硫酸盐对甲基橙的强化降解: 性能与机理[J]. 无机材料学报, 2023, 38(4): 469-476.
[11]	张万文, 罗建强, 刘淑娟, 马建国, 张小平, 杨松旺. 氧化锆间隔层的低温喷涂制备及其三层结构钙钛矿太阳能电池应用性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(2): 213-218.
[12]	于业帆, 徐玲, 倪忠斌, 施冬健, 陈明清. 普鲁士蓝/生物炭材料的制备及其氨氮吸附机理[J]. 无机材料学报, 2023, 38(2): 205-212.
[13]	王红宁, 黄丽, 清江, 马腾洲, 黄维秋, 陈若愚. 有机-无机氧化硅空心球的合成及VOCs吸附应用[J]. 无机材料学报, 2022, 37(9): 991-1000.
[14]	王士维. 基于疏水作用的陶瓷浆料自发凝固成型研究进展[J]. 无机材料学报, 2022, 37(8): 809-820.
[15]	胡越, 安琳, 韩鑫, 侯成义, 王宏志, 李耀刚, 张青红. RhO₂修饰BiVO₄薄膜光阳极的制备及其光电催化分解水性能[J]. 无机材料学报, 2022, 37(8): 873-882.

2D-C/[SiC-(B-C)]复合材料在航空发动机燃烧室中的自愈合行为研究

Self-healing Behavior of 2D-C/[SiC-(B-C)] Composite in Aero-engine Combustion Chamber

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