纤维增韧碳化硅陶瓷复合材料：模拟、表征与设计

　　第1章绪论
　　11陶瓷材料1
　　111陶瓷材料的断裂强度1
　　112陶瓷材料的断裂韧性2
　　１２陶瓷基复合材料3
　　121陶瓷材料的强韧化途径3
　　122陶瓷材料的强韧化机理与效果11
　　１３连续纤维增韧陶瓷基复合材料原理12
　　131连续纤维增韧陶瓷基复合材料的模量失配12
　　132连续纤维增韧陶瓷基复合材料的强度12
　　133连续纤维增韧陶瓷基复合材料的韧性13
　　134连续纤维增韧陶瓷基复合材料的强韧性15
　　135连续纤维增韧陶瓷基复合材料体系19
　　１４连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料26
　　141CFCCSiC的制备方法26
　　142CVI制备CFCCSiC的优势29
　　１５CFCCSiC的应用32
　　151CFCCSiC的应用领域32
　　152CFCCSiC面临的新挑战42
　　１６对CFCCSiC改性研究的趋势42
　　161CFCCSiC的自愈合改性43
　　162难熔金属碳化物对CFCCSiC的改性44
　　163结构功能一体化44
　　１７CFCCSiC的模拟表征与优化设计45
　　参考文献45
　　第2章连续纤维增韧碳化硅基复合材料的本征结构
　　２１引言53
　　２２CFCC结构的仿生描述54
　　２３CFCCSiC的结构单元54
　　231纤维58
　　232界面相61
　　233基体63
　　234表面涂层65
　　２４纤维预制体结构65
　　２５孔隙68
　　２６裂纹70
　　２７工艺路线对本征结构的影响71
　　２８CFCCSiC的本征结构特征72
　　参考文献73
　　第3章连续纤维增韧碳化硅基复合材料的本征性能
　　３１引言75
　　３２复合材料的内应力及其分布75
　　３３力学行为与性能测试77
　　331非线性行为78
　　332断裂韧性79
　　333拉伸81
　　334压缩和弯曲87
　　335高温拉拉疲劳93
　　336高温蠕变98
　　３４热物理性能99
　　341热膨胀性能99
　　342热扩散性能100
　　343阻尼性能103
　　344热辐射106
　　３５其他本征性能109
　　351摩擦性能109
　　352抗辐照性能115
　　３６ＣＦＣＣＳｉＣ本征性能的特征118
　　参考文献118
　　第4章CFCCSiC环境性能的模拟测试
　　４１引言121
　　４２环境性能模拟测试理论与方法122
　　421相似理论122
　　422分步模拟测试方法124
　　423加速模拟测试方法125
　　４３航空发动机热结构材料的环境性能测试系统126
　　431控制性环境因素126
　　432静态气氛应力耦合环境性能测试设备127
　　433动态燃气应力耦合环境性能测试设备129
　　434航空发动机热结构材料环境性能测试系统的性能指标131
　　４４环境性能演变信息的在线获取方法132
　　441材料应变的在线采集132
　　442电阻变化的在线采集133
　　443声发射信息的在线采集134
　　４５环境性能演变控制因素解耦的因素协同分析法135
　　451环境性能演变控制因素的解耦实例135
　　452理论基础137
　　４６环境性能模拟测试与解耦分析方法的评价141
　　参考文献142
　　第5章CFCCSiC的环境性能表征方法
　　５１引言146
　　５２剩余环境性能的表征146
　　521剩余强度表征方法146
　　522剩余模量表征方法148
　　523阻尼表征方法150
　　５３过程环境性能的表征152
　　531失重率表征方法152
　　532声发射表征方法154
　　533电阻表征方法158
　　５４CFCCSiC环境性能表征方法的综合评价159
　　参考文献160
　　第6章CFCCSiC环境性能演变
　　６１引言162
　　６２热物理化学环境中CFCCSiC的性能演变163
　　621氧分压的影响163
　　622水分压的影响166
　　623盐浓度的影响167
　　624氧水耦合的影响167
　　625氧盐耦合的影响169
　　626水盐耦合的影响169
　　627氧水盐耦合的影响170
　　628热物理化学环境的影响本质与控制性因素171
　　６３热物理化学应力耦合环境中的性能演变174
　　631应力大小的影响174
　　632应力类型的影响178
　　633应力的影响本质与控制性参数185
　　６４静态气氛应力热循环耦合环境中的性能演变187
　　641热循环187
　　642环境气氛对热循环的影响193
　　643疲劳应力对热循环的影响195
　　644热循环的影响本质与控制性因素198
　　６５动态燃气应力耦合环境中的性能演变198
　　651加速系数的表征199
　　652温度的影响199
　　653流速的影响201
　　654应力对加速系数的影响204
　　655动态燃气环境因素的影响本质与控制性因素204
　　６６CFCCSiC的环境性能演变规律205
　　参考文献205
　　第7章CFCCSiC的环境损伤与失效机制
　　７１引言208
　　７２ＣＦＣＣＳｉＣ的环境失效机制209
　　721C/SiC在热物理化学环境单一因素中的损伤机理209
　　722热物理化学环境的损伤控制因素210
　　723静态气氛应力耦合环境下的损伤失效212
　　724动态燃气应力耦合环境下的损伤失效222
　　７３ＣＦＣＣＳｉＣ环境损伤演变和寿命预测模型227
　　731环境因素对性能的影响227
　　732应力和温度对微裂纹的控制模型229
　　733含裂纹CFCCSiC的氧化动力学模型230
　　734静态气氛应力耦合环境的寿命预测236
　　735动态燃气应力耦合环境的寿命预测238
　　７４ＣＦＣＣＳｉＣ环境寿命预测的验证239
　　741静态气氛应力耦合环境寿命预测的验证239
　　742动态燃气应力耦合环境寿命预测的验证241
　　743CFCCSiC寿命预测的有效性242
　　７５环境控制性要素与微结构控制单元243
　　751热物理化学环境243
　　752应力条件243
　　７６ＣＦＣＣＳｉＣ损伤失效机制的综合表述244
　　参考文献249
　　第8章CFCCSiC的优化设计
　　８１引言250
　　８２材料设计的两要素模型250
　　８３CFCCSiC的两要素设计过程254
　　８４CFCCSiC的制造过程模拟255
　　841制备过程产物的热力学计算256
　　842CVI过程的多物理场耦合模拟257
　　８５CFCCSiC的服役过程模拟269
　　851服役过程产物的热力学计算269
　　852CFCCSiC环境性能的计算模拟274
　　853SiC氧化行为的分子模拟278
　　８６CFCCSiC优化设计的实验研究与验证283
　　861CFCCSiC的界面相优化设计284
　　862CFCCSiC表面涂层的优化设计290
　　863CFCCSiC优化设计的实验验证300
　　864CFCCSiC优化设计的启示301
　　参考文献302
　　附录
　　附录一术语与符号305
　　附录二CFCCSiC的连接性能308
　　附录三CFCCSiC性能测试试样形状与尺寸309
　　附录四西北工业大学C/SiC复合材料性能统计资料314

　　    本书以陶瓷基复合材料的强韧化为核心，以CFCCSiC为对象，以航空发动机热端部件环境为背景，分别介绍了复合材料的原理、工艺方法及发展趋势，CFCCSiC的本征结构与性能，环境性能模拟方法以及CFCCSiC在服役环境下结构与性能的演变规律与失效机理，CFCCSiC的优化设计与应用验证等，展示了我国在CFCCSiC基础研究方面的成果，以及国际上的相关研究进展。本书为CFCCSiC在航空发动机热端部件中的应用奠定了理论基础，将促进CFCCSiC在航空、航天等领域的应用。
　　    本书具有深厚的学术背景，反映了我国在陶瓷基复合材料方面的创新性成果，可供材料和相关领域的科研工作者、生产人员及高校师生参考阅读。