第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 陶瓷基复合材料的微结构单元 2
1.2.1 增强纤维 4
1.2.2 界面相 6
1.2.3 基体 11
1.2.4 涂层 13
1.3 陶瓷基复合材料韧性的表征 16
1.3.1 K？和断裂功 16
1.3.2 声发射技术 17
1.4 陶瓷基复合材料强韧性影响因素 20
参考文献 21
第2章 纤维增强体与陶瓷基复合材料的强韧化 26
2.1 引言 26
2.2 纤维预制体结构参数 26
2.2.1 纤维体积分数与模量 26
2.2.2 纤维分布方式 28
2.2.3 纤维种类 29
2.2.4 纤维损伤 29
2.3 纤维种类与复合材料的强韧化 30
2.3.1 纤维束复合材料的强韧性 30
2.3.2 编织结构复合材料的强韧性 33
2.4 纤维丝束大小与复合材料的强韧化 37
2.4.1 纤维束复合材料的强韧化 38
2.4.2 二维复合材料的强韧化 43
2.4.3 三维复合材料的强韧化 75
2.4.4 三维针刺复合材料的强韧化 92
2.5 纤维模量与复合材料的强韧化 98
参考文献 102
第3章 界面相与陶瓷基复合材料的强韧化 106
3.1 引言 106
3.2 界面相的作用 106
3.2.1 界面相对滑移阻力的影响 108
3.2.2 界面相对热失配残余应力的影响 108
3.3 PyC界面相与纤维束复合材料的强韧化 112
3.3.1 PyC界面相与SiC/SiC纤维束复合材料的强韧化 112
3.3.2 PyC界面相与C/SiC纤维束复合材料的强韧化 116
3.4 PyC界面相厚度与编织结构复合材料的强韧化 126
3.4.1 界面相厚度对无切口试样弯曲特性的影响 127
3.4.2 界面相厚度对单边切口试样弯曲特性的影响 129
3.4.3 界面相厚度对强韧性测试结果分散性的影响 131
3.4.4 热处理对界面相厚度与强韧性关系的影响 132
3.4.5 预制体结构对界面相厚度与强韧性关系的影响 135
3.4.6 纤维种类对界面相厚度与强韧性关系的影响 137
3.5 BN界面相与SiC/SiC纤维束复合材料的强韧化 138
3.5.1 界面相厚度对拉伸特性的影响 138
3.5.2 界面相热处理对拉伸特性的影响 143
3.6 界面相材料与SiC/SiC纤维束复合材料的强韧化 147
3.6.1 PyC界面相对拉伸特性的影响 148
3.6.2 PyC界面相厚度不同时的断裂行为 149
3.7 基于强韧化协同设计的界面相优化 151
参考文献 155
第4章 基体与陶瓷基复合材料的强韧化 158
4.1 引言 158
4.2 基体微结构参数 158
4.2.1 基体多元多层改性 158
4.2.2 基体微裂纹与孔隙 159
4.3 基体分布与复合材料的强韧化 160
4.3.1 基体在复合材料中的分布特征 160
4.3.2 基体分布均匀性对复合材料强韧性的影响 168
4.4 SiC纳米线改性与复合材料的强韧化 173
4.4.1 显微结构 173
4.4.2 强韧性 174
4.4.3 断裂行为 176
4.5 CVI-PyC基体改性与复合材料的强韧化 177
4.5.1 CVI-PyC基体改性对显微结构的影响 177
4.5.2 CVI-PyC基体改性对强韧性的影响 181
4.5.3 CVI-PyC基体改性对断裂行为的影响 181
4.6 PIP-SiC基体改性与复合材料的强韧化 186
4.6.1 显微结构 186
4.6.2 强韧性 187
4.6.3 断裂行为 189
4.7 RMI-C/SiC基体改性与复合材料的强韧化 191
4.7.1 显微结构 191
4.7.2 拉伸性能 195
4.7.3 压缩性能 197
4.7.4 弯曲性能 199
4.7.5 层间剪切性能 202
4.7.6 面内剪切性能 203
4.7.7 冲击性能 204
4.7.8 断裂韧性 204
4.8 CVI-B？C陶瓷基体改性与复合材料的强韧化 205
4.8.1 显微结构 205
4.8.2 弯曲强度与断裂韧性 210
4.8.3 拉伸性能 212
4.8.4 剪切与压缩性能 218
4.9 Ti3SiC2陶瓷基体改性与复合材料的强韧化 223
4.9.1 反应熔体浸渗生成Ti3SiC2的热力学分析 223
4.9.2 Ti3SiC2基体改性与C/C-SiC复合材料的强韧化 224
4.9.3 Ti3SiC2基体改性与C/SiC复合材料的强韧化 231
4.10 强韧化机理 238
4.10.1 基体分布均匀性的强韧化机理 238
4.10.2 基体改性的强韧化机理 238
4.10.3 基体功能划分的多尺度强韧化机理 240
参考文献 240
第5章 涂层与陶瓷基复合材料的强韧化 243
5.1 引言 243
5.2 涂层的作用 243
5.3 SiC晶须涂层改性与复合材料强韧化 244
5.3.1 显微结构 244
5.3.2 弯曲性能 247
5.3.3 断裂行为 248
5.4 CNTs涂层改性与复合材料的强韧化 250
5.5 EBCs涂层改性与复合材料的强韧化 252
5.5.1 BSAS涂层与复合材料的强韧性 252
5.5.2 Sc2Si2O7涂层与复合材料的强韧性 253
5.6 涂层热环境损伤修复与复合材料的强韧化 255
5.6.1 制备裂纹缺陷的修复对强韧性的影响 256
5.6.2 热损伤裂纹缺陷修复对强韧性的影响 257
5.7 强韧化协同设计的涂层优化 260
5.7.1 涂层设计原则 260
5.7.2 涂层修复原则 260
参考文献 261
第6章 服役环境对陶瓷基复合材料强韧性的影响 263
6.1 引言 263
6.2 服役环境 263
6.2.1 疲劳 263
6.2.2 热震/热循环 265
6.2.3 高温气氛氧化 266
6.2.4 热处理 268
6.3 预疲劳处理与复合材料的强韧化 270
6.3.1 复合材料的应力应变行为 270
6.3.2 复合材料的强韧性变化 272
6.4 氧化处理与复合材料的强韧化 275
6.4.1 干燥空气环境氧化处理 275
6.4.2 水氧耦合环境氧化处理 282
6.5 热处理与复合材料的强韧化 285
6.5.1 热处理对复合材料拉伸性能的影响 285
6.5.2 热处理对复合材料拉伸性能影响机制 291
6.5.3 热处理对复合材料弯曲性能的影响 294
6.5.4 热处理对复合材料弯曲强韧性影响机制 297
6.6 热循环处理与复合材料的强韧化 300
6.6.1 不同环境气氛下热循环处理 300
6.6.2 约束条件下热循环处理 303
6.7 测试条件与复合材料的强韧化 305
6.7.1 试样尺寸 305
6.7.2 加载速率 307
6.8 陶瓷基复合材料的环境自适应性 310
参考文献 314
第7章 陶瓷基复合材料各结构单元协同作用与性能预测 319
7.1 引言 319
7.2 复合材料微结构单元协同作用与强韧化机理 319
7.2.1 纤维和界面相协同作用与复合材料的强韧化 319
7.2.2 纤维和基体协同作用与复合材料的强韧化 320
7.2.3 涂层和基体协同作用与复合材料的强韧化 321
7.2.4 环境因素协同作用与复合材料的强韧化 321
7.3 纤维预制体结构与复合材料的强韧性 322
7.3.1 纤维预制体的结构特征 322
7.3.2 二维复合材料的强韧化 325
7.3.3 2.5维复合材料的强韧化 338
7.3.4 三维复合材料的强韧化 350
7.3.5 三维针刺复合材料的强韧化 355
7.3.6 强度统一关系 366
7.3.7 不同预制体复合材料迟滞行为的对比 371
7.4 单胞元法预测复合材料性能 374
7.4.1 一维纤维束的单胞元微结构模型 375
7.4.2 二维编织纤维束的单胞元微结构模型 376
7.4.3 三维编织纤维束的单胞元微结构模型 378
7.4.4 包含孔隙结构的单胞元微结构 380
7.4.5 单胞元法预测复合材料力学性能 382
参考文献 390