一、由炭布制备C/C复合材料工艺及性能的研究(英文)（论文文献综述）
吴迪[1]（2020）在《针刺C/C复合材料双轴载荷力学性能试验研究与失效分析》文中指出针刺C/C复合材料由于密度低、化学稳定性及热稳定性好、抗烧蚀性、断裂韧性强等特点,已经被广泛应用在航空航天领域以及国防工业的重要结构部件上。伴随着针刺C/C复合材料的大量使用,服役中的针刺C/C复合材料通常处于复杂载荷作用的环境,传统的单轴载荷实验无法对复合材料结构的复杂应力状态进行模拟,以致研究人员可能无法全面认识到复合材料在复杂应力下可能达到的真实承载水平,进而使得材料工艺的制定和结构部件的设计缺乏必要的理论依据;同时材料强度准则的建立也需要一些复杂应力条件下的强度值,所以开展相应的双轴加载实验研究就显得尤为重要。针对上述不足,本文将开展如下研究:首先,介绍了针刺C/C复合材料的制作工艺,观察分析了针刺C/C复合材料微细观结构形貌特征,并对材料的内部缺陷进行了研究。进行针刺C/C复合材料基本力学性能实验,包括面外拉伸、面外压缩以及层间剪切力学性能实验。获得了针刺C/C复合材料在单轴载荷状态下的纵向拉/压强度、纵向拉/压弹性模量以及层间剪切强度。实验后,对材料的断口特征进行研究分析,确定了不同负载条件下针刺C/C复合材料的失效机理;对材料在受力过程中的应力-应变曲线趋势进行研究,确定了针刺C/C复合材料在各实验中弹性模量的变化。其次,对针刺C/C复合材料进行了双轴静力学实验分析。先进行针刺C/C复合材料面外正应力-剪应力耦合实验方案设计,继而开展不同双轴载荷比例下的面外拉伸-剪切与面外压缩-剪切试验,获得了针刺C/C复合材料在各加载比例下的双轴拉剪强度以及双轴压剪强度。通过对实验数据的分析发现,在面外拉伸-剪切实验中,针刺C/C复合材料的拉伸强度与剪切强度呈现出双轴弱化现象;在面外压缩-剪切实验中,面外压缩强度呈现出双轴弱化现象,而剪切强度呈现出双轴强化现象。并分别总结了材料的双轴拉压强度、剪切强度随应力比的变化趋势。最后根据实验后的试样断口特征,分析了复杂载荷环境下针刺C/C复合材料的失效机制,为后续针刺C/C复合材料室温强度准则的建立提供实验支撑。然后,结合针刺C/C复合材料双轴载荷实验数据以及常用的三维宏观强度准则,对针刺C/C复合材料的失效破坏进行研究,分析了各种强度准则对实验数据的适用性。研究结果发现,在面外压缩-剪切实验中,Christensen强度包络线与实验数据吻合性较好,可以作为针刺C/C复合材料面外压缩-层间剪切失效判据;在面外压缩-剪切实验中,发现常用的复合材料强度准则均与实验数据吻合性较差,但Christensen强度准则偏差较小。通过对Christensen强度准则进行修正,当修正系数C=3时,修正后的Christensen强度包络线与面外拉伸-剪切实验数据较为吻合。最后绘制出了完整的针刺C/C复合材料面外正应力-剪应力的强度包络线。最后,通过有限元软件ANSYS分析了双轴试样在电磁感应加热中的温度分布,为后续开展高温双轴力学性能实验做出铺垫。通过正交试验对感应线圈进行设计优化,由于原方案设计的感应线圈无法实现均匀温度的要求,最终通过在双轴试样上添加石墨感应加热体的方式完成了感应线圈的设计。利用优化后的感应线圈对面外拉伸-剪切与面外压缩-剪切双轴试样进行电磁感应加热,获取试样加热到1600℃时的温度场分布,并对双轴试样标距段进行均匀化分析。结果表明,优化后的线圈能够使双轴试样在电磁感应加热中达到温度均匀的要求。
廉博博[2]（2020）在《气体扩散层用炭纸的结构与性能研究》文中研究说明气体扩散层作为燃料电池的核心材料,其主要使用炭纸作为基底层。目前,炭纸在国外已经实现商业化生产,而在国内仍停留于实验室研发阶段。关于炭纸的批量化制备仍存在以下关键问题亟待解决:其一,炭纤维的分散性和成纸匀度较差,难以获得具有稳定结构和性能的炭纸;其二,缺乏对热处理过程中基体、炭纤维、炭纸结构及其性能演变的研究,无法对批量化制备炭纸提供理论和技术指导。因此,本论文针对这些问题开展了以下研究工作:（1）采用尘埃匀度仪对炭纸原纸的匀度和纤维絮团进行了定量分析,并探究了纤维长度、分散剂对絮团分布和原纸匀度的影响,同时揭示了原纸匀度和纤维絮团与原纸性能之间的关系。研究发现,炭纸原纸中存在不同尺寸的絮团,各尺寸絮团的絮团面积随絮团尺寸的增加呈现先降低后增加的趋势。随着纤维长度的增加,大尺寸絮团的面积增加最为显着。在最佳PEO用量下,由2、4、6、8 mm炭纤维所制备的原纸的匀度指数分别下降了32.6%、49.9%、53.5%、39.8%,其中,PEO对大尺寸絮团具有更加显着的分散效果。随着匀度指数的增加,原纸的表面粗糙度逐渐增大,拉伸强度逐渐下降,平均孔径和最大孔径逐渐增大,由2 mm炭纤维制备的原纸其面电阻率逐渐增大,而由4、6、8 mm炭纤维制备的原纸其面电阻率基本不变。（2）探究了不同纤维长度、炭化温度、树脂炭含量和应力对炭纸的组成、结构及性能的影响。结果表明,在400-700℃,炭纸的面电阻率和力学性能显着下降。在1000-1600℃范围内,随着温度的升高,纤维与基体之间的相互作用逐渐增强,发生了应力石墨化现象,炭纸的面电阻率和表面粗糙度逐渐降低,强度和韧性逐渐提高。增加纤维长度有利于提高炭纸的力学性能和导电性,但较长的纤维所制备的炭纸中存在较多的絮团,从而导致8 mm样品的力学性能和导电性低于4 mm样品。此外,当上胶量为300%时,炭纸的层间结合性较好,纤维与基体的相互作用较强,此时炭纸的拉伸强度、弯曲强度及弯曲位移相对于上胶量为60%分别提高了100%、180%、280%,面电阻率下降了62%。通过在炭化阶段施加一定应力可以抑制树脂炭的自由收缩,减小基体的开裂,提高炭纸的质量收率,从而减小炭纸的表面粗糙度,提高炭纸的力学性能。其中,当施加应力为900 Pa时,炭纸的拉伸强度和弯曲强度较未施加应力时分别提高了133.4%和57.6%。（3）探究了石墨化过程中炭纸结构与性能的演变。结果表明,在2400℃时,炭纸整体的石墨化度达到了83.6%,通过偏光显微镜观察到纤维-基体界面处的基体区域呈现各向异性,相比炭纤维,基体具有更高的石墨化度,此时纤维长度对炭纸导电性的影响较小。随着石墨化温度的升高,炭纸的拉伸强度和挺度呈现先升高后降低的趋势,在2100℃时具有最大值。在以上研究结果的基础上,进行了原纸的中试实验,并将中试原纸制备为炭纸,与手抄片制备的炭纸、商品样的性能进行了比较。可以发现,中试原纸制备的炭纸其力学性能和导电性优于手抄片制备的炭纸、Avcarb-P75,接近于Toray-060。（4）探究了小直径炭纤维和石墨粉的添加对炭纸结构及性能的影响。结果表明,当小直径炭纤维含量为30%时,炭纸的面电阻率可降至12.10 mΩ·cm,相较于未添加时降低了9.2%;拉伸强度为12.98 MPa,弯曲强度为33.37 MPa,相较于未添加时分别提高了12.5%和30.9%。当石墨粉含量为10%时,炭纸的面电阻率为9.75 mΩ·cm,相较于未添加时降低了26.8%;拉伸强度为13.13 MPa,弯曲强度为32.77 MPa,相较于未添加时分别提高了13.9%和28.6%,并且经过石墨化后,石墨粉具有更显着的增强效果。上述现象表明小直径炭纤维和石墨粉的添加均可以改善炭纸的电阻率和力学性能。
邹雪[3]（2020）在《碳基复合材料性能调控及抗氧化涂层研究》文中认为耐高温碳基复合材料（碳纤维增强碳基复合材料:C/C）作为一种高性能结构材料在航空航天以及民用高技术领域内极具应用潜力。然而,过强的纤维-基体界面结合会使碳基复合材料发生脆性断裂。同时,碳基复合材料易氧化的缺点严重制约了其在高温氧化环境下的长时间使用。为了改善碳基复合材料的力学性能及抗氧化性能,本文以操作简单、经济可调的方式制备了C/C复合材料,通过对碳纤维热处理改变了纤维-基体界面结合强度,从而实现了对力学性能的调控,同时制备了抗氧化涂层并对其抗氧化性能进行了研究。主要结果概括如下:（1）在不同温度下（RT-1500℃）对碳纤维进行了热处理,采用处理的纤维作为增强体,以酚醛树脂为碳基体先驱体,利用PIP工艺制备了C/C复合材料。微观形貌观察发现纤维热处理能够改变C/C（经过一次裂解后）复合材料的孔隙尺寸及分布模式。力学性能测试表明随着热处理温度提高,C/C复合材料的力学性能不断提高。相比于未处理纤维增强的复合材料,1200℃热处理纤维增强材料的弯曲强度及层间剪切强度分别提高了158%和121%,同时其脆性断裂模式改变为假塑性断裂模式。抗氧化性能测试发现C/C约在600℃发生明显氧化,600℃热处理纤维增强材料的抗氧化性能提升,而更高的温度处理纤维会降低材料的抗氧化性能。力学性能的显着改善主要是由于热处理降低了纤维表面的反应活性,使得其增强的C/C复合材料获得了结合适宜的纤维-基体界面,但是界面结合强度的下降不利于抗氧化性能的提升。（2）以1200℃热处理碳纤维增强碳基复合材料为基底,采用浆料涂刷法制备了ZrB2-SiC涂层,发现涂层中存在较多裂纹,裂纹产生的原因是C/C与涂层热膨胀系数不匹配引发了热应力。为缓解热应力,采用浆料涂刷法和包埋法两种工艺制备了SiC过渡涂层,为加强SiC过渡涂层与C/C的结合,对C/C基底进行了预氧化,为加强SiC过渡涂层与外涂层的结合,在SiC过渡涂层表面制备了SiC纳米纤维。获得的ZrB2-SiC外涂层均匀致密,在1300℃高温大气环境下,涂层表面形成了具有良好流动性的熔融态SiO2保护膜,该保护膜抑制了氧扩散进材料内部,保护膜中镶嵌的ZrSiO4提高了其稳定性。引入SiC过渡涂层后,外涂层中的裂纹明显减少,涂层的抗氧化性能得到了提高,相比于涂刷法,包埋法制备SiC过渡涂层操作简单,对C/C损伤小,且更显着地提高了试样抗氧化性能。SiC纳米纤维除了加强内外涂层的结合,还缓解了热应力,并对涂层进行了增强增韧,进一步地提高了涂层的抗氧化性能。增加外涂层厚度可有效提高涂层的抗氧化性能,1300℃氧化60分钟后质量增加仅为0.24%。
腊鑫[4]（2020）在《炭/炭坩埚预制体针刺机设计与研究》文中研究表明炭/炭复合材料是一种优异新兴工程材料,具有耐高温、耐烧蚀、抗热冲击等性能,在航空、航天等领域应用广泛。针刺炭/炭预制体技术是由无纺布针刺工艺发展起来的,采用针刺技术增强了预制体材料层间的连接性能,且具有孔隙分布均匀、易致密成型、较高的面内和层间剪切强度等特点,具有广阔的发展前景。然而,国内的针刺炭/炭预制体装备种类少,自动化水平低,预制体成型大多由半机械半手工完成,同时对异形件针刺预制体专用装备技术鲜有报道,极大限制针刺技术在炭/炭复合材料领域的发展与应用。本文以炭/炭复合材料坩埚采用针刺成型为背景,在国内外针刺预制体装备研究现状分析的基础上,针对26英寸炭/炭坩埚预制体的需求,开展预制体针刺机研制,实现对26英寸炭/炭坩埚预制体的针刺成型,主要研究内容如下:根据坩埚预制体外形尺寸和预制体的针刺工艺,确定该装置应采取的设计方案,坩埚预制体针刺机由针刺机构、针刺平台组件和预制体芯模组件等部分组成,对各组件进行方案设计对比,基于Pro/E软件建立针刺机的虚拟样机。对针刺机构的运动学和力学特性进行分析,机构摆动力平衡计算,以保证针刺机构满足针刺工作要求;为避免叠层炭布手工裁剪的尺寸偏差,设计自动化裁剪叠层炭布所需的裁剪外形并建立数学模型;为解决复杂曲面预制体针刺痕迹不均匀,采用平面波浪形布针的设计方法为基础,设计环面预制体的针板,并总结复杂曲面预制体针板的设计。根据坩埚预制体针刺机方案和预制体针刺工艺要求,对26英寸炭/炭坩埚预制针刺机的控制系统进行方案设计,同时对控制系统的软硬件进行设计,并进行系统调试。对26英寸炭/炭坩埚预制体针刺机,进行针刺机构功能验证和炭布裁剪铺层实验及针刺痕迹均匀性实验。
邹佳俊[5]（2019）在《基于针刺工艺的碳/碳复合材料结构力学性能研究》文中研究表明碳/碳（C/C）复合材料具有低密度、热传导性好、耐摩擦及热膨胀系数低等优点,在航空航天和汽车工业中的应用相当普遍。预制体结构是决定C/C复合材料性能的重要因素,针刺预制体通过针刺工艺将XY平面内的纤维转移至Z向,形成一种独特的三维结构,由针刺预制体增强的C/C复合材料,克服了碳布铺层C/C复合材料易分层的缺点,弥补了多维编织C/C复合材料制备工艺复杂、致密化工艺效率低的不足,得到了越来越多的应用和重视。本文制作了针刺C/C复合材料力学性能试件,测试了针刺C/C复合材料的拉伸、压缩和弯曲性能。考虑针刺C/C复合材料的细观几何结构,依据复合材料细观结构具有周期性的假设,分别建立了针刺位置随机分布和规则均匀分布的代表性体积单元模型,利用有限元计算细观力学求解出了两种模型的有效弹性性能,并与试验值进行了比较。针刺C/C复合材料纵向拉伸强度主要由纵向纤维含量和纤维强度决定,只要已知纵向纤维含量强度就能对材料的拉伸强度进行初步预测。本文在计算针刺C/C复合材料纵向拉伸强度时,将其等效为单向复合材料,并建立了一种单向复合材料纵向拉伸强度计算模型。针刺工艺会对纤维造成损伤,因此需要对纤维含量和强度进行折减,本文制作了针刺预制体增强的树脂基复合材料,利用它的拉伸强度试验值反推出针刺损伤衰减系数。利用计算出的针刺损伤衰减系数预测了针刺C/C复合材料的拉伸强度,并与相同针刺预制体增强的C/C复合材料纵向拉伸强度试验值进行了对比,误差为4.68%。以针刺C/C复合材料的拉伸和压缩试验研究为基础,对针刺C/C复合材料的弯曲性能进行了研究。首先引入统计强度理论,假设针刺C/C复合材料的强度服从Weibull分布,研究了弯曲强度与拉伸强度间的关系,推导了弯曲强度与拉伸强度间的比例系数,并与试验结果进行了对比。接下来利用Abaqus有限元软件模拟了针刺C/C复合材料三点弯曲受力状态,得到了与试验结果吻合的载荷-位移曲线。最后建立了火箭发动机喷管的有限元模型,以针刺C/C复合材料为例,对火箭喷管进行了热力耦合分析,得到了温度场和应力场分布,并对其受热状态下的结构强度进行了校核。
李艳[6]（2018）在《无纬布针剌C/C喉衬材料的制备及其烧蚀机制研究》文中提出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。
郭晓波[7]（2018）在《中间相沥青基炭/炭复合材料的制备及性能研究》文中研究说明本文以空间应用的高导热系数的炭/炭（C/C）复合材料为背景,以中间相沥青作为基体前驱体,整体预氧毡作为增强体,采用化学气相沉积（CVD）与液相浸渍-炭化联合致密化工艺制备了C/C复合材料,对其进行了力学、热学性能以及微观结构分析,重点研究了不同中间相沥青前驱体对C/C复合材料结构和热物理性能的影响,以期制备出较高导热的C/C复合材料,基于尽量弱化增强体影响的原因,采用纤维含量较低的整体毡作为预制体。研究获得了如下主要结果:1)基体炭的种类、结构及其含量对C/C复合材料的力学与热学性能影响很大,通过选取基体前驱体与致密化工艺,可调控复合材料的理化性能。对密度为0.90g/cm3的CVD坯体进行沥青浸渍-炭化增密,在经过5个周期的常压浸渍-炭化与3个周期的高压浸渍-炭化,高温煤沥青基C/C复合材料密度达到1.70 g/cm3,弯曲强度为40.3MPa,常温径向热导率为99 W/（m·K）。而达到相同的密度,两种中间相沥青基C/C复合材料的致密化周期均减少了一次常压-浸渍炭化与一次高压浸渍-炭化,其中煤系中间相沥青基C/C复合材料的弯曲强度为19.6MPa,常温径向热导率为102W/（m·K）,萘系中间相沥青基C/C复合材料的弯曲强度为33.2MPa,常温径向热导率为147 W/（m·K）。与高温煤沥青相比,在同等条件下,萘系中间相沥青基C/C复合材料的力学性能相当,还能够有效减少致密化周期,极大的提高了材料的热导率。2)以萘系中间相沥青作为基体前驱体,对不同密度的CVD坯体进行致密化处理,制备了不同中间相沥青炭含量的C/C复合材料。随着沥青炭含量的升高,C/C复合材料的弯曲强度逐渐下降,而热导率呈现非线性变化,其中对密度为0.70 g/cm3的CVD坯体进行增密所得C/C复合材料的热导率最高,常温下径向热导率达166W/（m·K）。3)对C/C复合材料的微观结构分析中可以看出,CVD工艺生成的热解炭与炭纤维结合较紧密,包覆在炭纤维周围生长,形成“圆筒形”结构;而沥青炭填充在热解炭外围,自身呈“镶嵌型”或“流线型”结构。分析认为,沥青炭难以进入纤维束内部的孔隙,导致材料内部界面热阻增大,因此随着沥青炭含量的升高,C/C复合材料的热导率并非呈线性增长,纯沥青炭样品的导热系数反而最低,而热解炭虽然可填充纤维束内部的孔隙,但是CVD工艺很难制备高密度的C/C复合材料。因此,为了获得导热性能更高的C/C复合材料,可首先选择CVD工艺,生成与纤维结合良好的热解炭,在此基础上引入中间相沥青炭,填充材料中的孔隙,通过调控热解炭与沥青炭的含量配比,获得尽可能高的热导率,充分发挥中间相沥青炭传热性能良好的优势,为中间相沥青基C/C复合材料的空间应用提供一定的理论依据。
程静[8]（2017）在《C/C复合材料的循环疲劳行为及其界面结构演变》文中认为碳/碳（C/C）复合材料是由碳纤维增强碳基体组成的复合材料,是一种新型无机非金属复合材料,具有模量高、强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐磨损、耐热冲击、耐腐蚀和高温下强度保持率高等优点,在航天、航空和军事等高技术领域具有广泛的应用前景。作为一种热结构材料,C/C复合材料的力学性能以及其在服役过程中性能的稳定性得到众多学者的关注。由于C/C复合材料内部存在碳纤维、碳基体及多种界面,其细观结构是一个复杂的多相体系,而且是不均匀和多向异性的,这使得C/C复合材料结构内部的损伤形式相较于普通材料更为复杂,碳纤维预制体的结构、碳基体织构类型以及两者间的界面结合程度等因素都会对C/C复合材料内部损伤的产生和积累产生影响。因此,开展C/C复合材料在循环加载过程中界面结构演变规律研究对结构安全性有重要的意义。本论文的研究对象包括单向（1D）、正交铺层（2D）以及针刺碳毡（2.5D）增强C/C复合材料,论文考察了实验对象在不同加载模式、不同应力水平和不同循环加载周次下力学性能和断裂模式,研究了C/C复合材料内部不同界面在循环加载过程中结构的演变规律,探讨了C/C复合材料疲劳强化机理。主要研究内容和结果如下:以单向C/C复合材料为研究对象,研究了拉-拉循环加载对材料力学性能、断裂模式和微观结构的影响。发现经过拉-拉循环加载,单向C/C复合材料的剩余拉伸强度升高,断裂模式向假塑性断裂转变。由扫描电子显微镜（SEM）和压汞仪表征分析可知,在循环加载之后,试样内部纤维/基体界面、不同热解碳基体界面等界面处均出现微裂纹,同时开孔孔隙数量大幅度提高。这说明循环加载导致试样内部界面弱化。研究了104、105、5×105和106次弯-弯循环加载对单向C/C复合材料力学性能、断裂模式和微观结构的影响。发现经过104次循环加载时,单向C/C复合材料试样的剩余弯曲强度增幅达到最大,同时,经过104次循环加载后,材料的弯曲模量变化较大,而当循环周次增加后,循环周次对材料弯曲模量影响减小。通过压汞仪测试发现随着循环加载周次的提高,试样内部的缺陷数量提高,主要是小尺寸（孔径<1μm）缺陷数量显着地增加,而中尺寸（孔径在1-10μm）和大尺寸（孔径>10μm）缺陷数量增加不明显。研究了不同疲劳应力水平对2D正交铺层和2.5D碳毡增强C/C复合材料力学性能、断裂模式和微观结构的影响。发现无论是2D正交铺层和2.5D碳毡增强C/C复合材料,相比于各自疲劳极限应力水平下的剩余强度,在较低疲劳应力水平下循环加载后,剩余强度的增幅更高。同时,疲劳应力水平越高,试样的剩余弯曲模量越低。根据2D正交铺层C/C复合材料循环加载后的SEM照片,试样在循环加载作用下,纤维束内界面最先出现开裂脱粘,其次为纤维束间界面,最后为纤维束层间界面。根据2.5D碳毡增强C/C复合材料循环加载后的微观组织照片,低疲劳应力导致微裂纹在试样内部原始缺陷位置附近产生,当疲劳应力水平较高时,微裂纹相互连接形成贯穿性大裂纹,最终导致材料失效。采用内耗手段,对循环加载前后单向C/C复合材料的界面结构变化规律进行表征。发现C/C复合材料的内耗性能在循环加载之后显着增加;在疲劳试验的初期（104次加载之后）,内耗性能的增幅最显着;在循环加载一定次数之后（5×105次加载之后）,试样的内耗性能变化很小或者保持不变。这说明在疲劳试验初期（104次加载之后）,试样内部的开孔孔隙增加最显着,试样微观结构受到的影响最显着。采用XRD和拉曼手段,研究了单向（UD）和正交铺层（2D）C/C复合材料内部热解碳循环加载前后的热解碳结构,发现经过循环加载,热解碳微晶结构由二维乱层结构向三维有序结构转变。以单向和2.5D针刺碳毡增强C/C复合材料为研究对象,研究了热解碳层间界面（二次界面）在疲劳试样弯曲失效过程中所发挥的作用。由于二次界面在循环加载过程中界面结合弱化,使得传播至二次界面处的裂纹尖端应力在界面缺陷处得到释放,从而使得继续传播至主界面（纤维/基体界面）处的裂纹尖端应力大幅度下降,使得纤维/基体界面所受到裂纹应力冲击减小。由于较为完整的纤维/基体界面有利于材料表现出更高的力学性能,因此疲劳试样的剩余弯曲强度相较于原始试样大幅度提高。
朱辉[9]（2017）在《炭纤维微观结构对碳化物生长的影响及碳化物生长机制》文中研究说明C/C复合材料凭借其优异的热性能和良好的高温力学性能成为当今航天航空领域最具潜力的高温结构材料。然而,C/C复合材料在高温有氧环境极易氧化,导致其性能的急剧退化,从而严重限制了其作为高温结构材料的应用。目前,表面涂层技术是提高C/C复合材料的高温抗氧化、抗烧蚀性能最有效的方法。在众多抗氧化涂层制备工艺中,反应熔体浸渗工艺具有成本低、周期短、可以净尺寸成型等优点,因此成为制备C/C材料表面涂层最常用的方法之一。该工艺中碳化物涂层形成过程主要涉及C/C复合材料中具有不同结构碳增强体炭纤维和基体炭等与一种或多种金属的直接反应,而炭材料结构对碳化物形成的影响及炭材料与金属反应形成碳化物的具体机制目前仍不清楚。针对上述问题,本文首先以各向同性和各向异性沥青为原料,制得具有不同结构各向同性（IF）和各向异性（AF）沥青基炭纤维,然后通过Si粉或过渡金属Zr、Hf、Ta粉末与不同结构炭纤维的直接反应生成碳化物,研究了炭纤维表面SiC晶须和碳化物涂层的生长行为和机制,并探讨了炭纤维结构对SiC晶须成核和碳化物涂层形成过程中原子扩散的影响;为了考察多金属存在时对碳化物形成的影响和机制,以碳化物涂层炭纤维为基体与金属进一步反应生长碳化物涂层和SiC晶须,探讨了其生长机制。研究工作主要内容及结论如下:（1）以光学各向同性和各向异性沥青为原料,经过熔融纺丝、氧化稳定化及后续1000,2000和3000℃热处理分别制得各向同性沥青基炭纤维IF1000、IF2000和IF3000,以及各向异性炭纤维AF1000、AF2000和AF3000。各向同性沥青基炭纤维内部微晶尺寸较小,经1000-2000℃热处理晶粒尺寸有所增大,其碳层片排布杂乱无序;经3000℃石墨化处理后,其碳层片部分短程有序,但仍呈弯曲和交联的杂乱取向,呈现出各向同性炭的特征;而各向异性炭纤维内部微晶取向生长,其微晶尺寸和晶体取向随热处理温度升高不断增加;经3000℃石墨化处理后,其晶粒尺寸急剧增大,纤维内部碳层片沿纤维轴向和径向高度完美取向,呈现高度各向异性。（2）在1000-1400℃的反应温度范围内,将硅单质与不同温度处理炭纤维直接反应,发现SiC晶须更容易在IF1000、IF2000、AF1000和AF2000纤维表面生长,而较难在3000℃热处理炭纤维IF3000和AF3000表面生长。表明炭纤维微观结构和晶粒尺寸对SiC晶须成核具有显着影响。炭材料碳层片曲率较小、微晶尺寸La（100）为纳米尺度且层间距d100的分布范围接近于立方相SiC的（200）晶面间距0.217 nm时,有利于SiC晶须的成核。晶体高度取向的高温石墨化纤维AF3000具有较大晶粒尺寸和接近于0.213 nm的（100）晶面间距,而各向同性的炭纤维IF3000虽然具有较小的晶粒尺寸,但其碳层片具有较大的曲率以及其短程有序碳层片的（100）晶面间距接近于0.213 nm,从而导致SiC晶须不易在这两种炭纤维表面成核。选择利于SiC晶须成核的炭纤维为基体,以Si/SiO2混合粉末为硅源,通过在反应体系中加入补偿碳源,明显减少SiC晶须生长过程对基体炭纤维中碳的消耗,并成功制得了柔性的炭纤维布/Si C晶须复合材料,Si CW复合炭纤维保留了原始炭纤维68%的抗拉强度,为柔性C/SiC晶须复合材料的低成本合成和应用奠定了理论基础。（3）在1000-1400oC的反应温度范围,由于高纯硅较难在炭纤维表面扩散,导致高纯硅与利于SiC晶须成核的炭纤维（IF2000和AF2000）反应时较难形成SiC晶须;而高纯硅却能与含有少量氢和氧的炭纤维IF1000和AF1000反应形成SiC晶须,研究结果表明在此温度范围SiC晶须的形成和生长与反应体系中SiO气体的产生密切相关。实验温度为1550-1650oC时,高纯硅粉作为硅源可直接与利于Si C晶须成核的炭纤维（IF2000和AF2000）反应形成SiC晶须,碳原子通过晶核扩散为SiC晶须的生长提供所需的碳源,但SiC晶须仍很难在IF3000和AF3000表面形成,从而进一步证实了炭纤维微观结构和晶粒尺寸对SiC晶须成核的影响。（4）反应温度为1000-1400oC时,以过渡金属Zr、Hf和Ta粉末为金属源与炭纤维通过固相反应可以制得均匀连续的过渡金属碳化物涂层炭纤维。通过将炭纤维一端采用金属粉末包埋探讨炭纤维表面碳化物涂层的生长机制,验证了金属原子沿炭纤维表面所发生的迁移,表明过渡金属原子沿炭纤维表面的表面扩散是炭纤维表面连续碳化物涂层形成的关键因素。通过控制反应温度和反应时间,可以在炭纤维表面制得厚度适宜、完整性好并与炭纤维基体结合良好的碳化物涂层,能够明显提高炭纤维的抗氧化性能。炭纤维内部石墨微晶尺寸和有序度对其表面碳化物涂层形成和生长具有显着影响,碳化物涂层更容易在具有较大晶粒尺寸和晶体取向较好炭纤维表面生长。（5）通过HfC涂层炭纤维与Zr反应形成Hf C/ZrC双涂层的实验证明,碳原子由炭纤维扩散至碳化物涂层表面为新的碳化物涂层的形成提供了成核位点和碳源,炭纤维表面过渡金属碳化物涂层的生长涉及金属和C原子在碳化物涂层中的双向扩散。并以不同碳化物涂层炭纤维为基体与异种金属反应成功在炭纤维表面制得碳化物双涂层,该过程是由C原子的扩散所控制。而单质硅与过渡金属碳化物涂层炭纤维在高温下反应时,Si单质易与过渡金属碳化物反应析出碳,并形成无定形碳层包覆的硅化物合金。（6）以过渡金属碳化物涂层IF1000和AF3000炭纤维为基体,以Si/SiO2为硅源,以热裂解炭黑为补偿碳源,实现了碳化物涂层炭纤维表面SiC晶须的生长。与未涂层炭纤维（IF1000和AF3000）相比,涂覆碳化物后Si C晶须生长行为得到明显改善,克服了炭材料结构对SiC晶须生长的限制。研究结果表明,碳化物涂层具有合适晶粒尺寸是SiC晶须形成和生长的决定性因素。由于碳原子可以在碳化物涂层中扩散,由炭纤维扩散至碳化物涂层表面的碳为SiC晶须的形成提供了成核位点和碳源。
贾永臻[10]（2017）在《针刺C/C复合材料细观结构表征及力学行为仿真研究》文中提出C/C复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料,具有密度低、耐摩擦、导热性好、机械性能优异、热膨胀系数低等优点,是最有发展前途的高温材料之一。针刺工艺通过对碳纤维织物的叠层针刺,达到增强预制体层间性能的目的,是制造C/C复合材料预制体的一种重要技术。针刺C/C复合材料克服了 2D铺层复合材料层间强度弱的缺点,弥补了 3D C/C复合材料工艺复杂、致密度低的不足,因此在航空航天领域,如飞机制动器、固体火箭发动机材料等方面得到了广泛应用。近年来,宏观实验研究手段增进了对针刺复合材料力学性能的经验性认识,但细观力学行为的仿真分析尚处于起步阶段,尤其在力学性能预测、破坏机理分析等方面的研究尚需加以完善。为了探究针刺工艺对于C/C复合材料力学性能的影响,本文在细观结构精细表征的工作基础之上,建立与实际材料结构相吻合的力学模型,开展对其细观力学行为的仿真研究,为针刺C/C复合材料的加工工艺提供合理的优化建议。主要包含以下内容:首先,采用显微CT和三维重构技术对高密度针刺C/C复合材料的细观结构进行精细表征,探究针刺工艺对材料孔隙分布的影响。结果表明,网胎层的孔隙率远高于炭布层和针刺纤维束区,针刺作用造成的预制体内部间隙是形成大尺寸孔隙的根源。高压液相倾浸法可以降低炭布层孔隙率,进而提高C/C复合材料的密度。孔隙球度、倾斜角和方位角的计算表明,不同铺层的孔隙分布特征与铺层内的纤维排布方式有关,炭布层孔隙呈现明显的沿纤维分布特征。其次,建立了针刺C/C复合材料的多针刺区单胞模型。单胞模型被划分为炭布层、网胎层和针刺纤维束区等三个子区域,其中,针刺纤维束具有随机分布特征,与材料实际结构相吻合。采用基于Mori-Tanaka模型的二次均匀化算法,计算模型各区域的材料参数,并通过对立方体单胞模型加载周期性边界条件,实现有效弹性性能的预报。再次,开展了基于随机单胞模型的细观力学分析,包括应力变形分析、有效模量预报以及层合板模型的对比验证等内容。研究发现,针刺纤维束的分布情况会形成不同的应力分布特征,但在相同的针刺密度条件下,针刺纤维束区的分布情况对于复合材料有效弹性模量的影响非常小,轻微的弹性模量降低主要是由于部分针刺纤维束区发生重合,针刺区体积分数降低所造成的;降低炭布层孔隙率有助于提高复合材料各个方向的弹性性能,而这方面的性能提升将主要依赖于致密化工艺的改进;在一定范围内,提高针刺密度和深度会降低轴向拉伸模量,但有助于提升材料的剪切性能和法向拉伸性能,这与针刺纤维束区直径增大所造成的影响非常相似。层合板结构模型可用于薄壁变截面针刺C/C复合材料的宏观力学分析,层合板单胞模型与随机单胞模型的对比分析表明,采用内聚力模型表征针刺纤维束对于层间的增强作用,会对面内剪应力分析造成较大的计算误差。最后,将剪滞理论与有限差分算法相结合,提出了一种高效精巧的剪滞数值算法,分析了针刺工艺对于C/C复合材料层板细观应力集中的影响。研究表明:增大针刺孔的尺寸会带来更为严重的应力集中,纤维断裂数量要比针杆排开间距的影响更为显着。纤维直径/间距的比值变化同样也会对应力集中带来影响。较高的纤维直径/间距比值,造成较高的局部刚度,进而导致过载区和失效区面积的下降。若针刺位置规则分布,针刺孔之间的应力重分布区域很难产生相互影响。针刺位置随机分布的结果对比发现,随机分布的算例中过载区的面积减少,失效区的面积增加。而针刺孔随机分布的复合材料层板,其应力分布情况与实际情况更为接近。细观应力集中的分析工作揭示了针刺工艺对于C/C复合材料纵向拉伸强度的影响机制。当针刺密度低于40针/cm2时,纤维体积含量随着针刺密度的提高而上升,进而提高了复合材料的纵向拉伸强度;当针刺密度高于40针/cm2时,纵向拉伸强度随着针刺密度的提高而下降,这一现象并不与针刺孔间距减小有明显关联。循环针刺过程中,刺针极有可能对预制体的同一区域进行反复针刺,增大了针刺位置的损伤,特别是每个针刺孔中断裂纤维的数量累积,是造成纵向拉伸强度降低的主要原因。
二、由炭布制备C/C复合材料工艺及性能的研究(英文)（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、由炭布制备C/C复合材料工艺及性能的研究(英文)（论文提纲范文）
（1）针刺C/C复合材料双轴载荷力学性能试验研究与失效分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 针刺C/C复合材料概述 |
| 1.1.1 针刺C/C复合材料应用 |
| 1.1.2 针刺C/C复合材料制备过程 |
| 1.2 C/C复合材料力学性能实验研究 |
| 1.2.1 C/C复合材料单轴力学性能研究 |
| 1.2.2 C/C复合材料双轴力学性能研究 |
| 1.3 复合材料力学本构模型与失效研究 |
| 1.3.1 C/C复合材料力学性能与本构模型研究 |
| 1.3.2 复合材料力学性能与失效研究 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 针刺碳/碳复合材料单一应力状态的力学性能与失效分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验准备 |
| 2.3 针刺C/C复合材料微细观结构特征 |
| 2.3.1 针刺C/C复合材料微结构表观形貌的表征与分析 |
| 2.3.2 针刺C/C复合材料微结构内部原位形貌的表征与分析 |
| 2.4 面外拉伸实验 |
| 2.4.1 实验准备 |
| 2.4.2 实验结果分析 |
| 2.5 面外压缩实验 |
| 2.5.1 实验准备 |
| 2.5.2 实验结果分析 |
| 2.6 层间剪切实验 |
| 2.6.1 实验准备 |
| 2.6.2 实验结果分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 针刺碳/碳室温复杂应力状态力学性能试验研究与失效 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 针刺C/C复合材料面外拉伸-剪切实验 |
| 3.2.1 试验设计 |
| 3.2.2 试验流程描述 |
| 3.2.3 试验结果分析 |
| 3.3 针刺C/C复合材料面外压缩-剪切实验 |
| 3.3.1 试验设计 |
| 3.3.2 试验流程描述 |
| 3.3.3 试验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 针刺碳/碳复合材料宏观失效判据 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 几种常见的宏观强度准则 |
| 4.3 宏观强度准则在针刺C/C复合材料中的应用 |
| 4.3.1 针刺碳/碳复合材料面外拉伸-剪切失效判据 |
| 4.3.2 针刺碳/碳复合材料面外压缩-剪切失效判据 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于感应加热方式下的针刺碳/碳复合材料高温双轴试验温度场分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高温双轴试验设计 |
| 5.2.1 感应线圈优化目标 |
| 5.2.2 感应线圈结构设计 |
| 5.3 高温双轴试验优化 |
| 5.3.1 面外拉伸-剪切的感应线圈优化 |
| 5.3.2 面外压缩-剪切的感应线圈优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）气体扩散层用炭纸的结构与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池的简介及其工作原理 |
| 1.3 PEMFC关键材料 |
| 1.3.1 双极板 |
| 1.3.2 膜电极 |
| 1.4 GDL基底材料研究概述 |
| 1.4.1 GDL基底材料制备方法 |
| 1.4.2 炭纸发展现状 |
| 1.4.3 炭纸研究进展 |
| 1.5 研究意义和内容 |
| 第二章 炭纸原纸的匀度及对其性能的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验仪器及表征设备 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 纤维长度对原纸匀度和纤维絮团的影响 |
| 2.3.2 分散剂对原纸匀度和纤维絮团的影响 |
| 2.3.3 原纸匀度对其性能的影响 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 炭化过程中纸张结构与性能的演变 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.3 炭化温度对纸张组成、结构及性能的影响 |
| 3.3.1 炭化温度对纸张组成和微观结构的影响 |
| 3.3.2 炭化温度及纤维长度对纸张性能的影响 |
| 3.4 树脂含量对纸张结构及性能的影响 |
| 3.4.1 表面及截面形貌 |
| 3.4.2 上胶量对纸张性能的影响 |
| 3.5 施加应力对纸张结构及性能的影响 |
| 3.5.1 施加应力对纸张结构的影响 |
| 3.5.2 施加应力对纸张性能的影响 |
| 3.6 总结 |
| 第四章 石墨化过程中炭纸结构与性能的演变 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.3 石墨化对炭纸结构和性能的影响 |
| 4.3.1 石墨化对炭纸结构的影响 |
| 4.3.2 石墨化对炭纸性能的影响 |
| 4.4 中试原纸制备的炭纸的性能分析 |
| 4.5 结论 |
| 第五章 炭纸的增强改性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 添加小直径炭纤维对炭纸性能的影响 |
| 5.3.2 添加石墨粉对炭纸性能的影响 |
| 5.3.3 石墨化后样品的性能对比 |
| 5.4 总结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）碳基复合材料性能调控及抗氧化涂层研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 C/C复合材料综述 |
| 1.2 C/C复合材料结构设计 |
| 1.3 C/C复合材料纤维-基体界面改性 |
| 1.4 C/C复合材料制备工艺 |
| 1.5 C/C复合材料高温环境性能 |
| 1.6 C/C复合材料抗氧化措施 |
| 1.6.1 基体改性 |
| 1.6.2 抗氧化涂层 |
| 1.7 选题思路及主要研究内容 |
| 2 C/C复合材料制备及表征方法 |
| 2.1 C/C复合材料制备 |
| 2.2 C/C复合材料性能测试方法 |
| 2.2.1 C/C复合材料孔隙率 |
| 2.2.2 C/C复合材料力学性能 |
| 2.2.3 C/C复合材料抗氧化性能 |
| 2.3 C/C复合材料微观组织结构表征方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 C/C复合材料微观组织结构及性能 |
| 3.1 C/C复合材料孔隙率分析 |
| 3.2 C/C复合材料微观形貌分析 |
| 3.3 C/C复合材料力学性能分析 |
| 3.3.1 C/C复合材料弯曲性能 |
| 3.3.2 C/C复合材料层间剪切性能 |
| 3.3.3 C/C复合材料断口形貌分析 |
| 3.4 C/C复合材料抗氧化性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 抗氧化涂层的制备及表征方法 |
| 4.1 抗氧化涂层制备 |
| 4.1.1 C/C基底预氧化 |
| 4.1.2 SiC过渡涂层制备 |
| 4.1.3 SiC纳米纤维制备 |
| 4.1.4 ZrB_2-SiC陶瓷涂层制备 |
| 4.2 抗氧化涂层性能测试方法 |
| 4.3 抗氧化涂层微观组织结构表征方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 抗氧化涂层组织结构及抗氧化性能 |
| 5.1 抗氧化涂层组织结构分析 |
| 5.1.1 SiC过渡涂层组织结构分析 |
| 5.1.2 SiC纳米纤维组织结构分析 |
| 5.1.3 ZrB_2-SiC外涂层组织结构分析 |
| 5.2 涂层抗氧化性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）炭/炭坩埚预制体针刺机设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.3 炭/炭复合材料预制体针刺技术简介 |
| 1.4 预制体针刺成型装备国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 炭/炭坩埚预制体针刺机样机方案设计 |
| 2.1 炭/炭坩埚预制体针刺机方案设计 |
| 2.1.1 针刺机构方案设计 |
| 2.1.2 针刺平台组件方案设计 |
| 2.1.3 预制体芯模组件方案设计 |
| 2.2 炭/炭坩埚预制体针刺机详细设计 |
| 2.2.1 针刺机构的设计 |
| 2.2.2 针刺平台组件设计 |
| 2.2.3 预制体芯模组件设计 |
| 2.3 虚拟样机建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 炭/炭坩埚预制体针刺机针刺技术研究 |
| 3.1 针刺机运动学与力学分析 |
| 3.1.1 针刺机构运动学模型 |
| 3.1.2 针刺机构平衡分析 |
| 3.2 铺层炭布裁剪尺寸建模 |
| 3.2.1 坩埚内壁模型及面积计算 |
| 3.2.2 炭布裁剪模型 |
| 3.2.3 影响因素分析及建模 |
| 3.3 复杂曲面针板设计研究 |
| 3.3.1 环面针板设计方法 |
| 3.3.2 环面针板设计步骤 |
| 3.3.3 针迹分布仿真与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 炭/炭坩埚预制体针刺机控制系统设计 |
| 4.1 针刺机控制系统方案设计 |
| 4.2 控制系统硬件 |
| 4.3 控制系统软硬件设定 |
| 4.3.1 数据测算 |
| 4.3.2 控制系统程序设计 |
| 4.4 控制系统调试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 炭/炭坩埚预制体针刺机实验研究 |
| 5.1 炭/炭坩埚预制体针刺装置样机 |
| 5.2 炭/炭坩埚预制体针刺机实验 |
| 5.2.1 针刺机构实验 |
| 5.2.2 芯模裁剪炭布铺层实验 |
| 5.2.3 预制体表面针迹实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文及科研情况 |
| 附录 |
| 致谢 |
（5）基于针刺工艺的碳/碳复合材料结构力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 碳/碳复合材料概述 |
| 1.1.2 针刺预制体的发展与应用 |
| 1.1.3 课题研究意义 |
| 1.2 针刺C/C复合材料国内外研究现状 |
| 1.2.1 力学性能试验研究 |
| 1.2.2 细观力学分析与数值仿真 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 针刺碳/碳复合材料力学性能试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料制备及试件加工 |
| 2.3 拉伸试验 |
| 2.3.1 拉伸试验简介 |
| 2.3.2 拉伸试验结果 |
| 2.4 压缩试验 |
| 2.4.1 压缩试验简介 |
| 2.4.2 压缩试验结果 |
| 2.5 弯曲试验 |
| 2.5.1 弯曲试验简介 |
| 2.5.2 弯曲试验结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 针刺碳/碳复合材料弹性模量预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 代表性体积单元 |
| 3.2.1 代表性体积单元理论简介 |
| 3.2.2 针刺C/C复合材料代表性体积单元 |
| 3.3 复合材料弹性模量 |
| 3.3.1 复合材料有效弹性模量的定义 |
| 3.3.2 复合材料弹性模量计算方法 |
| 3.4 算例 |
| 3.5 针刺密度对弹性性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 针刺碳/碳复合材料拉伸强度预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单向复合材料拉伸强度预测 |
| 4.2.1 复合材料强度的混合律 |
| 4.2.2 裂纹扩展统计理论 |
| 4.2.3 裂纹核失稳扩展概率 |
| 4.3 单向复合材料纵向拉伸强度算例 |
| 4.3.1 单向CFRP复合材料 |
| 4.3.2 单向C/C复合材料 |
| 4.4 针刺C/C复合材料拉伸强度算例 |
| 4.4.1 针刺复合材料拉伸强度计算方法 |
| 4.4.2 针刺预制体增强复合材料拉伸试验 |
| 4.4.3 针刺C/C复合材料拉伸强度计算与验证 |
| 4.5 针刺碳基与树脂基复合材料拉伸强度对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 针刺碳/碳复合材料弯曲性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 拉伸及压缩应力-应变关系 |
| 5.3 弯曲强度与拉伸强度间的关系 |
| 5.3.1 统计强度理论及Weibull分布 |
| 5.3.2 弯曲强度与拉伸强度的比值 |
| 5.3.3 验证与分析 |
| 5.4 三点弯曲有限元模拟 |
| 5.4.1 有限元模型 |
| 5.4.2 材料失效准则及模拟过程 |
| 5.4.3 计算结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 火箭发动机喷管热力耦合分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算模型 |
| 6.2.1 喷管结构设计及有限元建模 |
| 6.2.2 喷管内燃气的温度和压强分布 |
| 6.2.3 燃气与喷管内壁的传热 |
| 6.3 计算过程及结果 |
| 6.3.1 热力耦合计算理论 |
| 6.3.2 瞬态温度场计算 |
| 6.3.3 扩张段应力场计算 |
| 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 |
| 在学期间发表的学术论文 |
（6）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 |
（7）中间相沥青基炭/炭复合材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 C/C复合材料概述 |
| 1.1.1 C/C复合材料的起源及定义 |
| 1.1.2 C/C复合材料发展概况 |
| 1.1.3 C/C复合材料的特性 |
| 1.2 C/C复合材料成型工艺 |
| 1.2.1 炭纤维的选择及预制体 |
| 1.2.2 致密化工艺 |
| 1.2.3 热处理(石墨化)工艺 |
| 1.3 不同基体炭的性能特点 |
| 1.3.1 热解炭 |
| 1.3.2 树脂炭 |
| 1.3.3 沥青炭 |
| 1.3.4 中间相沥青炭 |
| 1.4 C/C复合材料的空间应用 |
| 1.5 研究背景与内容 |
| 第二章 试验方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 仪器设备 |
| 2.3 实验方案和制备工艺流程 |
| 2.3.1 预制体处理 |
| 2.3.2 升温控制程序确定 |
| 2.3.3 化学气相沉积法预增密 |
| 2.3.4 中间相沥青浸渍-炭化增密 |
| 2.4 测试项目与方法 |
| 2.4.1 密度及孔隙率的测定 |
| 2.4.2 力学性能测试 |
| 2.4.3 热重分析(TG) |
| 2.4.4 偏光显微镜分析 |
| 2.4.5 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.6 导热系数测定 |
| 第三章 中间相沥青的理化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 沥青的组分分析 |
| 3.3 中间相沥青的流变性能 |
| 3.4 浸渍-炭化工艺及增重效率 |
| 3.4.1 炭化升温程序的确定 |
| 3.4.2 密度和增重率 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 煤系中间相沥青基C/C复合材料的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 低压浸渍-高压炭化处理 |
| 4.3 微观结构分析 |
| 4.4 力学性能分析 |
| 4.5 热物理性能的研究 |
| 4.5.1 比热容 |
| 4.5.2 热导率 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 萘系中间相沥青炭含量对C/C复合材料性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同密度C/C坯体的制备 |
| 5.3 基体炭含量对力学性能的影响 |
| 5.3.1 不同基体炭含量样品物理特性 |
| 5.3.2 力学性能测试结果与分析 |
| 5.4 基体炭含量对热物理性能的影响 |
| 5.4.1 热膨胀系数 |
| 5.4.2 热导率 |
| 5.5 不同沥青基C/C制品的性能差异 |
| 5.5.1 力学性能 |
| 5.5.2 热导率 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（8）C/C复合材料的循环疲劳行为及其界面结构演变（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复合材料简介 |
| 1.1.2 C/C复合材料发展历程 |
| 1.1.3 C/C复合材料预制体 |
| 1.2 C/C复合材料力学性能研究现状 |
| 1.2.1 C/C复合材料结构对力学性能的影响 |
| 1.2.2 C/C复合材料制备方式对力学性能的影响 |
| 1.2.3 C/C复合材料使用环境对力学性能的影响 |
| 1.3 C/C复合材料疲劳行为 |
| 1.3.1 纤维复合材料的疲劳行为 |
| 1.3.2 C/C复合材料的疲劳性能 |
| 1.4 C/C复合材料损伤与内耗性能 |
| 1.4.1 C/C复合材料损伤表征手段 |
| 1.4.2 材料内耗定义和性能 |
| 1.4.3 纤维增强复合材料内耗行为 |
| 1.5 论文的选题背景与意义 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 材料制备及试验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料的制备 |
| 2.2.1 单向C/C复合材料 |
| 2.2.2 2D正交铺层C/C复合材料 |
| 2.2.3 2.5D碳毡增强C/C复合材料 |
| 2.3 静态力学及疲劳试验 |
| 2.3.1 静态拉伸和拉-拉疲劳试验 |
| 2.3.2 静态弯曲和弯-弯疲劳试验 |
| 2.4 内耗性能测试 |
| 2.5 断裂韧性测试 |
| 2.6 微观形貌观察及表征 |
| 2.6.1 光学显微镜观察 |
| 2.6.2 扫描电子显微镜观察 |
| 2.6.3 开孔孔隙率的测试 |
| 2.6.4 压汞仪测试 |
| 2.6.5 X射线结构分析 |
| 2.6.6 Raman光谱结构分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 单向C/C复合材料的拉拉疲劳行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单向C/C复合材料微观结构 |
| 3.3 单向C/C复合材料静态拉伸行为 |
| 3.3.1 单向C/C复合材料静态拉伸性能 |
| 3.3.2 单向C/C复合材料静态拉伸断裂模式 |
| 3.4 单向C/C复合材料的S-N曲线 |
| 3.5 拉伸循环加载对单向C/C复合材料力学行为的影响 |
| 3.6 循环加载对单向C/C复合材料微观形貌的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 单向C/C复合材料的弯弯疲劳行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单向C/C复合材料静态弯曲行为 |
| 4.2.1 单向C/C复合材料静态弯曲强度 |
| 4.2.2 单向C/C复合材料静态弯曲断裂模式 |
| 4.3 单向C/C复合材料的S-N曲线 |
| 4.4 弯曲循环加载对单向C/C复合材料力学行为的影响 |
| 4.5 循环加载对单向C/C复合材料微观形貌的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 平面交织C/C复合材料的弯弯疲劳行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 2D及2.5D-C/C复合材料微观形貌 |
| 5.2.1 2D-C/C复合材料形貌 |
| 5.2.2 2.5D-C/C复合材料形貌 |
| 5.3 2D正交铺层C/C复合材料 |
| 5.3.1 2D正交铺层C/C复合材料静态弯曲强度 |
| 5.3.2 2D正交铺层C/C复合材料静态弯曲断裂模式 |
| 5.3.3 正交铺层C/C复合材料的S-N曲线 |
| 5.3.4 循环加载对正交铺层C/C复合材料力学行为的影响 |
| 5.3.5 循环加载对正交铺层C/C复合材料微观形貌的影响 |
| 5.4 2.5D碳毡增强C/C复合材料 |
| 5.4.1 2.5D碳毡增强C/C复合材料静态弯曲行为 |
| 5.4.2 碳毡增强C/C复合材料的S-N曲线 |
| 5.4.3 循环加载对碳毡增强C/C复合材料力学行为的影响 |
| 5.4.4 循环加载对碳毡增强C/C复合材料微观形貌的影响 |
| 5.5 C/C复合材料疲劳极限对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 循环加载对C/C复合材料内耗行为的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 密度对单向C/C复合材料内耗性能的影响 |
| 6.3 不同循环周次后单向C/C复合材料内耗行为 |
| 6.4 C/C复合材料内耗值与温度的关系 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 循环加载对热解碳结构和性能的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 循环加载对热解碳微晶结构的影响 |
| 7.3 循环加载对热解碳层间界面结合的影响 |
| 7.4 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 |
（9）炭纤维微观结构对碳化物生长的影响及碳化物生长机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 C/C复合材料的氧化 |
| 1.3 C/C复合材料的高温防氧化改性 |
| 1.3.1 基体改性 |
| 1.3.2 表面涂层 |
| 1.4 常见高温碳化物及其金属与碳直接反应合成 |
| 1.4.1 碳化硅及其高温硅-碳直接反应合成 |
| 1.4.2 碳化锆及其高温锆-碳直接反应合成 |
| 1.4.3 碳化铪及其高温铪-碳直接反应合成 |
| 1.4.4 碳化钽及其高温钽-碳直接反应合成 |
| 1.5 选题背景与研究意义以及课题的提出 |
| 第2章 实验与分析测试方法 |
| 2.1 实验原料与化学试剂 |
| 2.2 实验主要仪器和设备 |
| 2.3 主要实验装置及工艺 |
| 2.2.1 沥青基炭纤维的制备 |
| 2.2.2 炭纤维表面碳化物的制备 |
| 2.4 分析测试方法 |
| 2.4.1 X射线衍射分析 |
| 2.4.2 拉曼光谱分析 |
| 2.4.3 元素分析 |
| 2.4.4 扫描电子显微镜分析和能谱分析 |
| 2.4.5 透射电子显微镜分析 |
| 2.4.6 热重-质谱(TG-MS)联用分析 |
| 2.4.7 热重分析 |
| 2.4.8 抗氧化测试 |
| 第3章 炭纤维微观结构对SiC晶须生长的影响及SiC晶须生长机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 沥青基炭纤维的制备 |
| 3.2.3 SiC晶须的制备 |
| 3.3 炭纤维结构表征 |
| 3.3.1 沥青基炭纤维的的微观形貌分析 |
| 3.3.2 沥青基炭纤维的物相与晶体结构分析 |
| 3.3.3 沥青基炭纤维的拉曼光谱分析 |
| 3.3.4 沥青基炭纤维的微观结构分析 |
| 3.4 固相硅单质与炭纤维反应生长SiC晶须 |
| 3.4.1 硅源对碳化硅晶须生长的影响 |
| 3.4.2 炭材料结构对碳化硅晶须生长的影响 |
| 3.4.3 SiO气体参与的碳化硅晶须生长机制 |
| 3.5 炭纤维表面碳化硅晶须的制备 |
| 3.5.1 物料铺放方式对SiC晶须生长的影响 |
| 3.5.2 补偿碳源对SiC晶须生长的影响 |
| 3.5.3 反应温度对SiC晶须生长的影响 |
| 3.5.4 碳源/硅源比例对SiC晶须生长的影响 |
| 3.5.5 炭纤维布/SiCW复合材料制备 |
| 3.6 热蒸发硅单质生长SiC晶须 |
| 3.6.1 炭纤维结构对SiC晶须生长的影响 |
| 3.6.2 热蒸发硅工艺中SiC晶须的生长机理 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 炭纤维微观结构对碳化物涂层生长的影响及碳化物涂层生长机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 炭纤维表面过渡金属碳化物涂层的制备 |
| 4.3 炭纤维表面Hf C涂层的生长 |
| 4.3.1 反应温度对HfC涂层生长的影响 |
| 4.3.2 炭纤维结构对HfC涂层生长的影响 |
| 4.3.3 反应时间对HfC涂层生长的影响 |
| 4.3.4 HfC涂层炭纤维的抗氧化性能 |
| 4.4 炭纤维表面ZrC涂层的生长 |
| 4.4.1 反应温度对Zr C涂层生长的影响 |
| 4.4.2 炭纤维结构对Zr C涂层生长的影响 |
| 4.4.3 反应时间对Zr C涂层生长的影响 |
| 4.4.4 Zr C涂层炭纤维的抗氧化性能 |
| 4.5 炭纤维表面TaC涂层的生长 |
| 4.5.1 反应温度对TaC涂层生长的影响 |
| 4.5.2 炭纤维结构对TaC涂层生长的影响 |
| 4.5.3 反应时间对TaC涂层生长的影响 |
| 4.5.4 TaC涂层炭纤维的抗氧化性能 |
| 4.6 炭纤维表面过渡金属碳化物涂层生长机理 |
| 4.6.1 过渡金属原子表面扩散机制 |
| 4.6.2 炭材料结构对过渡金属碳化物涂层形成的影响机制 |
| 4.6.3 碳的扩散与双向扩散机制 |
| 4.6.4 反应温度对扩散的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 碳化物涂层炭纤维表面碳化物的生长及其生长机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 VC和SiC涂层炭纤维的制备 |
| 5.2.3 炭纤维表面碳化物双涂层的制备 |
| 5.2.4 碳化物涂层炭纤维表面SiC晶须的制备 |
| 5.3 炭纤维表面碳化物双涂层的生长 |
| 5.3.1 碳化物涂层种类对扩散的影响 |
| 5.3.2 原子半径对扩散的影响 |
| 5.3.3 过渡金属碳化物涂层的硅化 |
| 5.4 碳化物涂层炭纤维表面SiC晶须的生长 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 论文结论与展望 |
| 6.1 论文结论 |
| 6.2 本论文创新之处 |
| 6.3 后期工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（10）针刺C/C复合材料细观结构表征及力学行为仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 C/C复合材料的层间增强技术 |
| 1.1.2 针刺C/C复合材料的应用 |
| 1.1.3 课题研究意义 |
| 1.2 针刺C/C复合材料的制备工艺 |
| 1.3 针刺C/C复合材料力学性能的实验研究 |
| 1.3.1 针刺碳纤维预制体的结构研究及力学性能分析 |
| 1.3.2 针刺碳纤维增强陶瓷基复合材料的力学实验研究 |
| 1.4 细观理论分析与数值研究概况 |
| 1.4.1 纤维增强复合材料的细观力学研究进展 |
| 1.4.2 针刺C/C复合材料的细观力学研究进展 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 针刺C/C复合材料的细观结构表征 |
| 2.1 实验材料及样品制备 |
| 2.1.1 预制体的制备 |
| 2.1.2 增密工艺 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 金相制样与显微观察 |
| 2.2.2 CT扫描与数据处理 |
| 2.3 实验结果分析 |
| 2.3.1 纤维分布 |
| 2.3.2 孔隙结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 针刺C/C复合材料的随机单胞模型 |
| 3.1 几何模型及网格划分 |
| 3.2 单胞子区域的弹性常数计算 |
| 3.2.1 弹性常数计算的整体思路 |
| 3.2.2 细观解析方法 |
| 3.2.3 均匀化方法的具体操作步骤 |
| 3.3 边界条件及有限元实现 |
| 3.3.1 单胞模型的周期性边界条件 |
| 3.3.2 周期性边界条件的约束方程 |
| 3.3.3 应用于非周期性网格的约束条件 |
| 3.4 算法验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于针刺随机单胞模型的力学性能分析 |
| 4.1 随机单胞模型的选取 |
| 4.2 针刺C/C复合材料的变形及内部应力状态 |
| 4.2.1 随机单胞模型的变形状态 |
| 4.2.2 随机单胞模型的应力分布 |
| 4.3 基于随机单胞模型的有效弹性性能预报 |
| 4.3.1 有效弹性常数的计算方法 |
| 4.3.2 有效弹性常数的计算结果分析 |
| 4.4 层合板模型的建立与对比分析 |
| 4.4.1 薄壁变截面针刺C/C复合材料的宏观建模策略 |
| 4.4.2 界面单元的本构模型 |
| 4.4.3 层合板单胞模型的建立 |
| 4.4.4 层合板单胞模型的结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 针刺C/C复合材料层板的细观应力集中 |
| 5.1 针刺工艺与纤维损伤 |
| 5.2 应力集中问题的细观力学模型 |
| 5.2.1 针刺C/C复合材料层板的拉伸失效机制 |
| 5.2.2 基于剪滞理论的细观数值算法 |
| 5.2.3 利用双共轭梯度法的求解实现 |
| 5.3 基于剪滞模型的数值算法验证 |
| 5.3.1 与剪滞理论解析解的对比分析 |
| 5.3.2 与有限元方法的对比分析 |
| 5.4 细观应力集中的结果分析与讨论 |
| 5.4.1 针刺孔尺寸对于应力集中的影响 |
| 5.4.2 纤维直径与间距对应力集中的影响 |
| 5.4.3 针刺孔分布情况对应力集中的影响 |
| 5.4.4 拉伸强度与针刺密度的实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新之处 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文 |
四、由炭布制备C/C复合材料工艺及性能的研究(英文)（论文参考文献）
- [1]针刺C/C复合材料双轴载荷力学性能试验研究与失效分析[D]. 吴迪. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [2]气体扩散层用炭纸的结构与性能研究[D]. 廉博博. 华南理工大学, 2020(02)
- [3]碳基复合材料性能调控及抗氧化涂层研究[D]. 邹雪. 大连理工大学, 2020(02)
- [4]炭/炭坩埚预制体针刺机设计与研究[D]. 腊鑫. 天津工业大学, 2020(02)
- [5]基于针刺工艺的碳/碳复合材料结构力学性能研究[D]. 邹佳俊. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [6]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)
- [7]中间相沥青基炭/炭复合材料的制备及性能研究[D]. 郭晓波. 航天动力技术研究院, 2018(01)
- [8]C/C复合材料的循环疲劳行为及其界面结构演变[D]. 程静. 西北工业大学, 2017(02)
- [9]炭纤维微观结构对碳化物生长的影响及碳化物生长机制[D]. 朱辉. 武汉科技大学, 2017(04)
- [10]针刺C/C复合材料细观结构表征及力学行为仿真研究[D]. 贾永臻. 华中科技大学, 2017(10)