谢栋
- 作品数：9 被引量：12H指数：2
- 供职机构：西安航天复合材料研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：一般工业技术航空宇航科学技术核科学技术金属学及工艺更多>>
- 超高温陶瓷改性C/C复合材料抗烧蚀性能研究进展
- 2024年
- 随着航空航天事业的发展,C/C复合材料被广泛应用于该领域,但是高温抗氧化性能较差的缺点限制了它的使用范围。通过基体改性的方法将超高温陶瓷(UHTCs)引入到C/C复合材料中是提高C/C复合材料抗氧化烧蚀性能的主要方法。本文主要介绍了不同超高温陶瓷相对C/C-UHTCs复合材料烧蚀性能的影响,分析了相应的烧蚀机理和烧蚀性能不同测试方法的特点,并针对C/C-UHTCs复合材料的长效热防护、性能优化作出了展望。
- 王卓凡艾德文王坤杰谢栋
- 关键词：超高温陶瓷C/C复合材料基体改性抗烧蚀性能
- C/C复合材料在核能系统中的应用进展被引量：5
- 2020年
- C/C复合材料具有优异的高温强度、高热导率、耐热冲击、抗化学腐蚀、耐辐照等特性,使其在核能领域材料中具有一定的优势,适用于核聚变堆面向等离子体材料、放射性同位素温差发电器防护材料等。本文梳理总结了美国、日本、法国、德国等国家核能系统中热源、第一壁、偏滤器等部件用C/C复合材料的现状、性能、制备工艺、辐照影响等研究进展情况,对国内核能系统中使用的C/C材料提出了发展建议,以期为核能系统中材料的选用提供借鉴。
- 王富强王富强陈建崔红嵇阿琳
- 关键词：C/C复合材料核能
- 全液相法UHTCs改性C/C复合材料的制备及力学性能
- 2023年
- 为制备大尺寸厚壁C/C-UHTCs复合材料构件,以细编穿刺碳纤维预制体为增强体,采用沥青浸渍碳化和HfC前驱体浸渍裂解结合的全液相工艺,制备了不同陶瓷含量的C/C-HfC复合材料,研究其微观结构和力学性能。结果表明,全液相工艺改善了HfC陶瓷的引入深度,浸渍碳化工艺改善了材料致密度,HfC在纤维预制体空隙中呈现出棋盘状的岛形分布。细编穿刺预制体和适当含量HfC陶瓷提供了复合材料的优异力学性能,断口微观形貌观察到大量纤维拔出。C/C-HfC在常温下拉伸强度达到了236~249MPa,呈现出弹性破坏行为;弯曲强度达到312.7~298.5MPa,并呈现出假塑性行为;压缩强度达到了300~387MPa。对C/C-HfC的高温拉伸性能进行分析,由于热膨胀失配、残留氧还原、晶粒尺寸增大等原因,复合材料在高温下力学性能下降明显,强度降幅达57.1%。
- 孙翔宇李瑞珍谢栋
- 关键词：HFC力学性能
- W-SiC-C/C复合材料制备及等离子烧蚀性能被引量：2
- 2022年
- 目的提高C/C复合材料在超高温下的抗烧蚀性能。方法采用化学气相沉积法,在C/C复合材料表面制备SiC过渡层,然后以惰性气体保护等离子喷涂工艺在带有SiC过渡层的C/C材料表面制备W涂层,研究所制备的W-SiC-C/C复合材料的微观形貌与结构特征。以200 kW超大功率等离子焰流,考核W-SiC-C/C材料的抗烧蚀性能,并与无涂层防护的C/C材料进行对比分析。结果W涂层主要为层状的柱状晶结构。W涂层与SiC过渡层、过渡层与基体界面呈镶嵌结构,结合良好。SiC过渡层阻止了W、C元素相互迁移与反应。在驻点压力为4.5 MPa、温度约5000 K、热流密度为36 MW/m^(2)的烧蚀条件下,当烧蚀时间小于10 s时,涂层对C/C材料起到了较好的保护作用,W涂层发生氧化烧蚀,基体未发现烧蚀,平均线烧蚀率为0.0523 mm/s;当烧蚀时间超过15 s后,涂层防护作用基本失效,基体C/C材料发生烧蚀现象。结论以W涂层、SiC过渡层为防护的C/C复合材料,能够适用于短时间超高温的烧蚀环境,如固体火箭发动机等。W涂层的熔融吸热、氧化耗氧以及SiC过渡层的氧化熔融缓解涂层热应力和氧扩散阻碍的联合作用,提高了C/C材料的抗烧蚀性能。
- 王富强陈建张智谢栋崔红
- 关键词：C/C复合材料等离子喷涂烧蚀性能
- SiO2f/SiO2复合材料表面涂层防潮性能与透波性能的研究
- SiO2f/SiO2复合材料具有优异的力学、热学及透波性能，适用于高马赫数导弹天线罩材料.采用不同的工艺方案在SiO2f/SiO2天线罩透波材料表面制备防潮涂层，研究了其防潮性能及以及表面防潮涂层对材料电性能的影响.结果...
- 高勇贺平照谢栋廉云清吴小军徐武宽唐超
- 关键词：天线罩透波材料
- HfC、ZrC改性碳/碳复合材料研究进展被引量：1
- 2023年
- 兼顾结构、轻量化与热防护功能,碳/碳(C/C)复合材料已成为航空航天领域的代表性材料,但其较差的抗氧化性难以应对新一代飞行器的长航时有氧服役环境。研究表明,超高温陶瓷(UHTCs)因其氧化层的热流及氧气阻隔作用,在有氧环境下具备优异的耐烧蚀性能。超高温陶瓷改性C/C复合材料(C/C-UHTCs)也有望成为满足抗氧化、微烧蚀等要求的新型热防护材料。目前,C/C-UHTCs的制备过程仍存在成本、效率、均匀性和工艺调控等诸多问题。引入UHTCs后,C/C-UHTCs的氧化烧蚀性能得到显著提升,但需要为每种材料找到各自的适用工作环境。本文重点对适用于极端气动加热环境的ZrC或HfC超高温陶瓷改性C/C复合材料(C/C-ZrC(HfC)),从制备工艺、烧蚀性能和热响应机理进行总结,为后续材料的工艺及性能优化提供借鉴。
- 孙翔宇李瑞珍谢栋
- 关键词：超高温陶瓷烧蚀性能热防护系统
- 固体火箭发动机3D C/C材料喉衬热结构模拟与烧蚀行为被引量：1
- 2022年
- 以高氯酸铵/端羟基聚丁二烯/Al三组元为推进剂,在压强6.5 MPa、工作时间20、60、95 s的烧蚀条件下,进行长时间的固体火箭发动机烧蚀,模拟计算了喷管3D C/C材料喉衬热平衡状态下的对流换热系数、温度场和应力场,结合计算结果分析了喉衬各区的烧蚀特征与机理。结果表明:喉衬收敛段温度最高,烧蚀为氧化组分(H_(2)O、CO_(2)、H_(2))与表面碳发生的热化学烧蚀;喉径区换热系数最大,温度较高,内表面在应力作用下,烧蚀最为严重,为燃气热化学烧蚀、高速气流机械剥蚀及粒子冲刷的共同作用,表面呈现出微小的沟槽或裂纹,应力与氧化使喉衬在低于材料极限应力下发生分解破坏;出口段应力降低,温度明显下降,烧蚀率显著降低。喉衬烧蚀机理为温度、应力影响下燃气氧化组分与碳的热化学烧蚀、气流机械剥蚀和Al_(2)O_(3)颗粒侵蚀的联合作用。
- 王富强王富强陈建王坤杰崔红嵇阿琳谢栋
- 关键词：喉衬C/C固体火箭发动机
- 热压法制备碳纤维增强二氧化硅复合材料的性能分析与展望被引量：1
- 2016年
- 综述了碳/二氧化硅复合材料的最新研究进展。首先简要论述了连续碳纤维和短切碳纤维增强二氧化硅基复合材料的制备方法及性能,其次重点介绍了制备过程中二氧化硅析晶的控制及添加剂的选择,复合材料优异的高低温力学性能和在航天器上的应用特性,如防热烧蚀、吸波。最后在分析基体内部碳纤维氧化机理的基础上,提出解决碳纤维氧化和二氧化硅高温软化问题,发展3D碳/二氧化硅复合材料是进一步研究的方向。
- 谢栋杨杰周绍建廉云清
- 关键词：析晶
- RMI法制备穿刺C/C-SiC复合材料的微结构及烧蚀性能被引量：3
- 2021年
- 以无纬布/网胎0°/90°叠层穿刺三维四向预制体为增强体,采用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)、树脂浸渍碳化(polymer infiltration carbonization,PIC)与反应熔渗(reactive melt infiltration,RMI)复合工艺制备穿刺C/C-SiC复合材料,研究其微观组织及在C_(2)H_(2)-O_(2)焰中的烧蚀行为。结果表明:无纬布、穿刺纤维束由CVI+PIC制备的碳基体填充而形成致密C/C区域,RMI生成的SiC主要位于网胎层中,其含量为37.3%(质量分数)。复合材料表面因过量硅化而形成了SiC富集层。当烧蚀距离为20 mm、O_(2):C_(2)H_(2)=2:1时,烧蚀600 s后材料X-Y、Z向线烧蚀率分别为0.8×10^(-4)、3.6×10^(-4) mm/s,比先驱体浸渍裂解(polymer infiltration pyrolysis,PIP)工艺制备C/C-SiC材料烧蚀率小1个数量级。烧蚀面SiC富集层保护及被动氧化作用是材料具有优异抗氧化烧蚀性能的主要原因。随烧蚀距离由20 mm向10 mm减小,复合材料烧蚀率先缓慢变化后快速增大,烧蚀率快速增长阶段复合材料发生主动氧化烧蚀。
- 吴小军刘明强张兆甫谢栋郭春园
- 关键词：C/C-SIC复合材料微结构
