JaciyChenSiC纤维增强钛基复合材料的界面改性研究
SiC纤维增强钛基复合材料界面强度研究进展
测出埋入纤维的长度三和纤维直径卉，然后由公式（１）
计算纤维的脱粘力ｆ。
ｆ：旦
（１）
耐。，
ｆ一坐 平均断裂长度，，根据公式（２）计算界面剪切强度ｔ。
ｑ
… ｆ，、
２三。
式中，西为纤维直径，三。为纤维临界长度，％是纤维
断裂强度。
２．３ 纤维顶出试验（ｐｕｓｈ．ｏｕｔ）【２１，２２】 纤维顶出试验是新近出现的测量复合材料界面强
界面层模型设定界面具有不同于基体与纤维的热 机械性能，并有一定厚度。Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ［２５】等人用界面层 模型预测出金属基复合材料横向弹性性能。该模型需
万方数据
旦一 三， ＋
≥
，． 一／
＼、●●／ ／，●●一／ ＼、●●，／
（４）
其中，∥是抵制裂纹扩展的法向强度，，是剪切强度，
诉为压应力。Ａｎａｎｔｈ等人【１２］用二次应力失效准则分析 得出ｓｉＣ／Ｔｉ一１５．３复合材料在室温界面抗剪切强度为 ４００ＭＰａ。
重分析了微观实验测试技术与数值模拟技术存在的问题，指出了界面强度定量研究的发展方向。
关键词：钛基复合材料；ＳｉＣ纤维；界面强度
中图法分类号：ＴＧ １４６．４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２．１８５ｘ（２００７）０６—０４—１１１５
碳化硅纤维增强钛基复合材料（ＳｉＣｆ／Ｔｉ）具有使 用温度高、比强度高、比刚度高、抗蠕变、抗疲劳性 能好等优异特点，在航空、航天领域具有广泛应用前 景。要获得良好性能的钛基复合材料，界面问题是关 键。界面是基体与增强物之间化学成分有显著变化、 构成彼此结合、起载荷传递作用的微小区域。在界面 微观机械性能中，界面强度对复合材料宏观性能的好 坏起决定性的作用【１￣３１。如界面强度较低，复合材料在 受力断裂过程中，纤维容易发生脱粘、拔出，吸收断 裂能，从而提高复合材料的断裂韧性墨ｃ；而界面强度 高时，基体中裂纹前端的应力集中不能引起纤维脱粘， 裂纹容易贯穿纤维，使纤维断裂。由于纤维断裂吸收 的能量远小于纤维脱粘和拔出时吸收的能量，所以材 料呈现脆性。另外，较高的界面强度对于复合材料横 向强度有利，而在纵向受载情况下，界面层起到阻止 裂纹扩展作用，较低的界面强度比较有利。这就存在 界面优化问题。因此，分析钛基复合材料界面强度的 影响因素、建立定量表征其界面强度的细观测试技术 及数值模拟技术，为建立钛基复合材料界面强度与宏 观性能的联系以及优化界面提供参考数据，对进一步 促进钛基复合材料的开发和应用具有重要的意义。
连续SiC纤维增强钛基复合材料研制
连续SiC纤维增强钛基复合材料研制黄浩;王敏涓;李虎;李四青;张书铭;李臻熙;黄旭;解川【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2018(061)014【摘要】钛基复合材料由于在中高温环境下具有很高的比强度、比模量以及良好的抗疲劳和抗蠕变特性,受到研究者的广泛关注.回顾了国内外该材料的发展历程,详细介绍了连续SiC纤维增强钛基复合材料的研制过程,包括SiC纤维制备、涂层制备、复合材料成型及构件制备等工艺过程.概述了研究团队近年来在连续SiC纤维增强钛基复合材料研究领域开展的工作及取得的进展,包括成功研制了高性能连续SiC纤维并实现小批量试制,设计了适用于不同增强基体合金的界面涂层,研究表明研制的C涂层可使复合材料经1100℃处理后界面涂层保存较好;实现了20～50μm性能优异的钛合金、铝合金、高温镍合金先驱丝的沉积;完成了Φ600mm×160mm尺寸的复合材料环形件及Φ50mm×300mm转动轴部件的试制.最后对该材料未来的发展趋势进行了展望.【总页数】11页(P26-36)【作者】黄浩;王敏涓;李虎;李四青;张书铭;李臻熙;黄旭;解川【作者单位】中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【相关文献】1.连续SiC纤维增强钛基复合材料横向高温变形机理研究 [J], 曹秀中;赵冰;韩秀全;侯红亮;曲海涛2.连续SiC纤维增强钛基复合材料高温变形研究 [J], 高昌前;赵冰;韩秀全;侯红亮3.连续 SiC纤维增强钛基复合材料横向强度分析 [J], 摘自《稀有金属》4.SiC纤维增强钛基复合材料界面研究及构件研制 [J], 王玉敏;肖鹏;石南林;雷家峰;杨锐5.SiC连续纤维增强钛基复合材料研究 [J], 赵永庆;周廉;Alain Vassel因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
SiC纤维增强钛基复合材料界面反应机理
SiC纤维增强钛基复合材料界面反应机理
曾科军;金展鹏
【期刊名称】《复合材料学报》
【年(卷),期】1989(000)004
【摘要】本文应用相图和扩散通道理论分析了 SiC/Ti 复合材料界面反应的过程及界面区微观形貌,SiC 纤维的表面状态直接影响着 SiC/Ti 界面反应的扩散通道。
在SiC 纤维表面涂覆 TiC,或涂覆碳基涂层使 Ti<sub>3</sub>SiC<sub>2</sub>层优先形成,能有效地控制界面反应,保护SiC 纤维,界面区中反应产物层的排列顺序不一定与扩散通道所示的相顺序一一对应。
【总页数】5页(P92-95,111)
【作者】曾科军;金展鹏
【作者单位】中南工业大学材料科学与工程系;中南工业大学材料科学与工程系;长沙市;长沙市
【正文语种】中文
【中图分类】TB33-55
【相关文献】
1.SiC纤维增强钛基复合材料钎焊接头界面组织及连接机理 [J], 陈波;熊华平;毛唯;程耀永
2.SiC纤维增强钛基复合材料界面研究及构件研制 [J], 王玉敏;肖鹏;石南林;雷家峰;杨锐
3.SiC纤维增强钛基复合材料的界面改性研究现状 [J], 罗贤; 杨延清; 王晨; 黄斌;
张伟; 陈彦
4.碳涂层对SiC纤维增强钛基复合材料界面显微结构及性能的影响 [J], 贾燕翔;李久明;刘祥辉;刘利军
5.界面反应对SiC纤维增强钛基复合材料界面剪切强度的影响(英文) [J], 原梅妮;杨延清;黄斌;吴耀金
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SiC纤维增强Ti-22Al-26Nb复合材料的界面优化及残余应力研究的开题报告
SiC纤维增强Ti-22Al-26Nb复合材料的界面优化及残余应力研究的开题报告一、选题背景和意义随着航空航天业的发展，对于高性能、耐高温、耐腐蚀、轻质化材料的需求越来越大，而Sic纤维增强钛基复合材料具有高温强度、优异的耐热和抗氧化能力、低密度等优点，在航空航天等领域有广泛的应用前景。
在Sic纤维增强钛基复合材料的制备过程中，往往需要考虑陶瓷、金属和纤维等材料的力学和热学性能之间的匹配程度，特别是在增强纤维和金属基体界面上存在的残余应力问题，影响着复合材料的性能和寿命。
本课题的研究内容是基于Ti-22Al-26Nb复合材料，采用Sic纤维增强，利用界面优化技术和残余应力研究方法，对复合材料的力学性能和结构稳定性进行研究，旨在为探索高性能、高稳定性的复合材料提供理论和技术支持。
二、研究内容和方案1. 复合材料制备本课题将采用真空感应熔炼-等轴凝固工艺制备Sic纤维增强Ti-22Al-26Nb复合材料。
优化工艺参数，通过表面化学处理、表面涂层和真空干燥等工艺方法降低增强纤维与金属基体之间的残余应力，并提高界面结合强度。
2. 材料组织结构表征采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对复合材料的微观结构进行表征，分析增强纤维与基体之间的结合情况及其对残余应力的影响。
3. 界面优化与残余应力测量采用X射线衍射仪和拉曼光谱仪等技术对复合材料界面的晶体结构和相变行为进行研究，分析界面调控对材料力学性能的影响。
同时，利用同步辐射X射线和中子散射仪等现代表征方法，测量复合材料中的残余应力场分布，分析应力分布规律、应力与力学性能之间的关系。
4. 材料力学性能测试采用万能试验机、动态机械分析仪等设备对复合材料的力学性能进行测试，包括拉伸、压缩、剪切和疲劳等测试，探究界面优化和残余应力对材料力学性能的影响。
三、预期结果和意义通过界面优化和残余应力控制等手段，制备出高稳定性、高强度的Sic纤维增强Ti-22Al-26Nb复合材料，并深入分析其微观结构、晶体结构、应力场分布和力学性能，揭示增强纤维与基体之间的相互作用规律，提高复合材料的力学性能、耐腐蚀性和寿命，为高性能复合材料的研究和制备提供理论和技术基础。
SiC纤维增强复合材料界面破坏与失效机理的研究的开题报告
SiC纤维增强复合材料界面破坏与失效机理的研究的开题报告SiC纤维增强复合材料界面破坏与失效机理的研究的开题报告一、研究背景随着航空航天、汽车、能源等领域对高性能材料需求的不断增加，SiC纤维增强复合材料作为一种具有优异性能的材料，受到了广泛关注。
其中，界面是影响SiC纤维增强复合材料性能的重要因素之一。
因此，研究SiC纤维增强复合材料界面破坏与失效机理，对于提高其力学性能、延长使用寿命具有重要意义。
二、研究目的本文旨在通过对SiC纤维增强复合材料界面破坏与失效机理的研究，探讨其影响因素、破坏形式和失效机制，为优化该材料的设计和制备提供理论依据。
三、研究内容1. SiC纤维增强复合材料界面的结构和性能分析；2. 界面破坏形式及其影响因素的研究；3. 界面失效机理的分析和探讨；4. 对SiC纤维增强复合材料界面的改进措施和未来发展方向的探讨。
四、研究方法1. 文献调研法：通过查阅相关文献，了解SiC纤维增强复合材料界面的研究现状和发展趋势；2. 实验方法：采用扫描电镜、透射电镜等手段，对SiC纤维增强复合材料界面进行观察和分析；3. 计算模拟方法：通过建立数值模型，对SiC纤维增强复合材料界面的力学性能进行模拟和分析。
五、研究意义1. 为提高SiC纤维增强复合材料的力学性能和延长使用寿命提供理论依据；2. 为制备高性能SiC纤维增强复合材料提供技术支持；3. 为SiC纤维增强复合材料在航空航天、汽车、能源等领域的应用提供技术支持。
六、预期成果1. 对SiC纤维增强复合材料界面的结构和性能进行分析；2. 揭示SiC纤维增强复合材料界面破坏形式及其影响因素；3. 探讨SiC纤维增强复合材料界面失效机理；4. 提出改进措施和未来发展方向。
连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展
2023 年第 43 卷航 空 材 料 学 报2023，Vol. 43第 6 期第 1 – 19 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS No.6 pp.1 – 19引用格式：王敏涓，黄浩，王宝，等. 连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展[J]. 航空材料学报，2023，43(6)：1-19.WANG Minjuan，HUANG Hao，WANG Bao，et al. Application and research progress of continuous SiC fiber reinforced titanium matrix composite materials[J]. Journal of Aeronautical Materials，2023，43(6)：1-19.连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展王敏涓1,2, 黄 浩1,2*, 王 宝1,2, 韩 波1, 杨平华1, 黄 旭1（1．中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2．中国航空发动机集团 先进钛合金重点实验室，北京 100095 ）摘要：连续SiC纤维增强钛基（SiC f/Ti）复合材料具有比强度高、比模量高、耐高温等特点，在航空航天领域具有重要的应用前景。
本文总结了SiC f/Ti复合材料的应用、制备、性能调控和检测技术，并提出了SiC f/Ti复合材料未来需要突破的瓶颈问题。
SiC f/Ti复合材料单向性能优异，在环类转动件（叶环、涡轮盘等）、杆件（涡轮轴、连杆、紧固件等）以及板类构件（飞机蒙皮等）具有明显应用优势。
常用的SiC f/Ti复合材料的制备方法有箔压法和基体涂层法，箔压法适合制备板类结构件，基体涂层法适用于缠绕形式的结构件，如环、盘以及杆等。
SiC f/Ti复合材料的性能主要取决于SiC纤维、钛合金基体以及纤维/基体界面。
SiC纤维微观结构和性能对制备工艺具有较强的敏感性，通过反应器结构和沉积条件调控获得性能稳定的SiC纤维是研究重点之一。
SiC纤维增强钛基复合材料的研究发展现状与展望
SiC纤维增强钛基复合材料的研究发展现状与展望（昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明，2011.1）摘要：本文通过对SiC纤维增强钛基复合材料制备工艺、材料性能、应用及未来发展前景的介绍，对SiC纤维增强钛基复合材料的发展概况进行了论述。
关键词：SiC纤维钛基复合材料工艺性能应用发展前景1、前言纤维增强钛基复合材料所具有的高比强度、高比刚度、高的蠕变及疲劳性能，为基体钛合金所无法比拟，因而可在更高温度使用。
纤维增强钛基复合材料在航空航天领域中有广阔应用前景，可大大减轻飞行器的结构重量，提高飞行器的工作效率。
近 2 0年来材料工作者对其进行了深入的研究，并取得了突破性进展, 特别是随着SCS6等SiC纤维的改进与商品化纤维增强钛基复合材料的一些研究成果开始产业化,如美国国防部和NASP资助建立的SiC纤维增强钛基复合材料的生产线,为单级直接进入轨道航天飞机提供机翼和机身的蒙皮、支撑衍梁、加强筋等构件。
本文对纤维增强钛基复合材料的制备工艺、性能，应用作了详细的介绍，论述了近年来纤维增强钛基复合材料的发展概况。
参考【2】【4】2、纤维增强复合材料2.1 SiC纤维增强钛基复合材料简介传统制造SiC复合材料的方法是用Ti箔/纤维织物的预制条带叠层经真空热压（VHW）或热等静压（HIP）扩散复合而成。
该工艺又称FFF法。
近来，随着研究的不断深入，产生了许多具有创新意义的新的CVD SiC/Ti复合材料制造方法。
主要有：铸造条带法（SPM）；纤维织物/粉末热等静压法；真空等离子喷涂法（VPS）；物理气相沉积法（PVD）等。
国外文献表明，采用FFF法制造的SCS-6/Ti6Al-4V的复合材料抗拉强度1455Mpa，模量245Gpa，纤维体分比达到25%；采用粉末料浆法制造的SCS-6/Ti-153复合材料抗拉强度1450—1770Mpa，模量179.5Gpa，纤维体积比34%；而采用PVD法制造的SCS-6/Ti-153复合材料抗拉强度1951Mpa，模量213Gpa，纤维体分比可达60%。
碳化硅连续纤维增强钛基复合材料的研究进展 (1)
金属学玫
ＡＣＴＡ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖ０１．３８ Ｓｕｐｐｌ． Ｓｅｐｔ．２００２ ＰＰ．４６１—４６５
碳化硅连续纤维增强钛基复合材料的研究进展术
周义刚 杨延清
（西北工业大学材料科学与工程系，西安７１００７２）
摘 要 评述了ＳｉＣ纤维增强钛基复合材料（Ｔｉ ＭＭＣ）在航空发动机上的研究现状，指出Ｔｉ ＭＭＣ具有优异的能的主要因素．还对开展Ｔｉ ＭＭＣ研究提出了一些建设性
表２ Ｔｉ ＭＭＣ与相应基体钛合金的刚度Ｅ和强度ｏ－ｂ Ｔａｂｌｅ ２ Ｙｏｕｎｇ’ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ Ｅ ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｒｂ
ｏｆＴｉ ＭＭＣＳ
资料表明，沿纤维轴向加载的连续纤维增强技术基复 合材料的疲劳抗力优于未增强金属，其疲劳极限可成倍增 加，这完全和基于载荷由基体传递到纤维的理论所预期的 一样．图７显示了德国ＤＬＲ制备的Ｔｉ ＭＭＣ的疲劳性 能，同样的寿命下，Ｔｉ ＭＭＣ所承受的载荷大大高于基体 钛合金的．美国的ＳＣＳ一６ ＳｉＣ／Ｔｉ－１５—３复合材料（纤维 体积分数Ｋ＝０．３８—０．４０），在最大载荷为１２４１ ＭＰａ下， 其室温疲劳循环周次为５１０７７．
Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２００２——０３——２５
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｙ ＳｉＣ ｆｉｂｅｒｓ ｆＴｉ ＭＭＣ） ｗｅｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｔｉ ＭＭＣｓ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ
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Research Progress in Interfacial Modification of SiC Fiber Reinforced Titanium Matrix Composites
演讲人：王富广 学号：1103210142
主讲大纲
9/14/2019 7:37:59 AM
Jeng等研究了Ag/Ta双金属涂层对SCS-6/Ti-25-10复合材料 力学行为的影响。结果表明,Ag/Ta涂层能作为扩散阻碍层 有效地控制界面反应,并能作为过渡层有效地调节热残余应 力,因为Ag能阻碍SCS-6与Ta之间的反应,而Ta是一种β相稳 定元素。但是,过强的界面剪切强度降低了复合材料的韧性 而且Ag和Ta的价格比较昂贵
但是,已有研究表明,涂层中的Si原子参与界面反应后生成的 硅化物并不能有效阻止界面反应。随着高温热处理时间的 延长,涂层逐渐被消耗殆尽,最后内部SiC也参与界面反应， 即C涂层并不能有效减缓纤维与基体的界面反应。
9/14/2019 7:37:59 AM
3.2.2单-陶瓷涂层的研究
在已有C涂层的基础上,具有耐高温、化学稳定性较好的一 些陶瓷材料通常也被考虑用作SiC纤维的保护涂层。如 Al2O3、TiBx、VBx、TaBx、TiSi2、Y2O3、ZrO2、TiB2、 HfO2、TiC、TiN等曾被用作TMMCs的界面反应阻挡层,并 希望成为β相稳定剂,可使界面附近的基体不易开裂,因为β 相钛合金的塑性比α相钛合金更好。在这些涂层中,只有 TiB2和TiC涂层能成功阻止SiC/Ti界面反应。尽管如此,TiB2 和TiC涂层纤维的强度也会分别降低15%和52%。此外,由于 这些涂层为脆性材料,在机械载荷和热残余应力作用下易于 首先开裂失效。
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3.3.1 Ag/Ta双金属涂层的研究
从该设计原则考虑,选用金属材料作为涂层似乎比较理想, 但是绝大多数金属都会与SiC纤维发生反应,不发生反应的 又很难提供较强的结合强度。可见单一涂层很难同时满足 所有设计的要求,只有采用双涂层或复合涂层才能进一步优 化界面性能
3. 陈振中,金业壮,陈礼清.铝、钛基复合材料在航空发动机上的应用分 析[J].航空发动机,2019,32(4):40
4. 王玉敏,肖鹏,石南林,等. SiC纤维增强钛基复合材料界面研究及构件 研制[J].中国材料进展,2019,29(5):9
5. 杨延清,朱艳,马志军,等. SiC长纤维增强Ti基复合材料的制备[J].机械 科学与技术,2019,21(3):424
1.1 复合材料的简介
复合材料既然属于材料族谱，它的定义也应与材料定义的 内涵相符，同时还必需反映出复合材料区别于传统材料的 独特性质。
国际标准化组织(ISO)将复合材料定义为： 两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一 种多相固体材料。
复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同 材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既能保留原组 成材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备 的性能。可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼 此关联，从而获得更优秀的性能，与一般材料的简单混合 有本质区别。
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3.3.2稀土元素及其硼化物涂层
Deepak Upadhyaya研究了稀土元素及其硼化物涂层 Gd/GdBx对SCS-6/Ti-6Al-4V和SCS-6/TiAl两种复合材料界 面及性能的影响。结果表明,Gd/GdBx在1000℃以上作为 反应阻碍层能有效地保护纤维,同时该涂层能很好地调节热 残余应力,使两种复合材料的基体中均无热残余应力诱导的 裂纹存在,但是GdBx涂层中仍有生长裂纹,对此 DeepakUpadhyaya建议在GdBx涂层表面沉积一薄层的Gd 来填充那些生长裂纹。但是Gd/GdBx极易被氧化,因此给制 备带来了困难。
2. Matikas, Theodeore E. High temperature fiber fragmenta-tion characteristics of SiC single-fiber composite with tita-nium matrices[J]. Adv Compos Mater,2019,17(1):75
6. Deepak Upadhyaya. Development of a superior coating sys-tem for continuous silicon carbide fibers for use in titanium based metal matrix composites [D]. Idaho:University of I-daho,2019
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3.3.4 Ti/Y/Ti和C/SiC两种涂层
Majumdar提出了Ti/Y/Ti和C/SiC两种涂层系统。Ti/Y/Ti系统的 设计理由是:靠近纤维表面的薄的Ti涂层与纤维反应形成合适的 界面结合强度;Y涂层因与纤维之间不发生界面反应,形成物理结 合,所以既可作为扩散阻挡层,又能使扩展到纤维附近的裂纹发生 偏转;最外层的Ti涂层是为了防止内层涂层被氧化或污染。结果 表明,纤维的原位强度急剧下降,复合材料横向强度也较低,可能是 由于Y层吸氧及其溅射态的柱状晶结构所致。C/SiC涂层(C涂层 靠近纤维一侧,SiC靠近基体一侧)则使纤维的原位强度得到了保 护,复合材料也同时具有较好的横向和纵向力学性能。该涂层体 系虽然制备方便,但一方面由于SiC层作为反应牺牲层,在700℃以 上时反应消耗速度较快,因此该涂层在该温度下使用是不可取的; 另一方面,增加的SiC层将增大纤维的直径,因而需要考虑所用纤 维在复合材料中的有效体积分数。
增强剂（相）一般比基体硬，强度、模量较基体大、 可以是纤维状、颗粒状或层片状
Al2O3纤维
Al2O3片
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1.2 复合材料的应用
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1.3 SiC纤维的简介
性能特点
1、高强 4.5GPa 高模量 200~400GPa
2.SiC纤维TMMSc的简介
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2.1 TMMCs的界面问题
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3. TMMCs的界面改性
改善TMMCs界面兼容性的方法包括纤维涂层法和基体 合金化等,其中纤维涂层法被证明是控制界面反应和改 善残余应力的最有效方法。纤维涂层法发展至今,已从 C涂层等单一的涂层发展到功能更强的复合涂层或功 能梯度涂层。
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3.3.5 Cu/Mo和Cu/W双金属涂层
Guo等研究了Cu/Mo和Cu/W双金属涂层对SCS-6/Ti-15-3 复合材料界面和力学性能的影响,发现两种双金属涂层都能 减缓界面反应速度,但Cu/Mo涂层更有利于提高复合材料的 轴向拉伸性能和抗疲劳性能,如表1所示。热暴露条件对复 合材料界面和力学性能(如轴向和横向拉伸强度、断裂韧性、 蠕变和疲劳性能等)的影响规律,还有待于深入细致的研究
涂层的分类
1.单涂层 2.双涂层 3.复合涂层／功能梯度涂层
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3.1复合材料涂层设计的原则
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3.2.1 单-碳涂层的研究
C涂层是发展较早、应用也最为广泛的涂层如美国Textron 公司生产的SCS-6 SiC纤维(C芯),带有石墨C涂层,且其最外 层富Si,涂层的内侧富C部分可调节热膨胀系数的不匹配,外 侧富Si部分是为了与基体中的Ti反应形成原位反应阻挡层。
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1.1.1 复合材料的特点
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1.1.2 复合材料的结构模式
复合材料由基体和增强相两个组分组成。 复合材料结构通常一个相为连续相，称为基体；
而另外一个相是以独立的形态分布在整个基体中的分 散相，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著 改善和增强，称为增强相（增强剂、增强体）。
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5.参考文献
1. Leyens C, Hausmann J, Kumpfert J. Continuous fiber rein-forced titanium matrix composites: Fabrication, properties and application[J]. Adv Eng Mater,2019,5(6):399
9/14/2019 7:37:59 AM
3.3.3 C/TiC/Ti功能梯度涂层
Choy提出了C/TiC/Ti功能梯度涂层的方案,C涂层既可 以防止Si的扩散,又可以作为热残余应力的缓解层;TiC 层实际上为Ti含量和C含量梯度变化的涂层,能进一步 阻止界面反应;Ti涂层的作用是提高纤维/基体结合强 度,从而有效发挥纤维的承载功效。该方法只用到C和 Ti两种元素,比较经济,也解决了SiC/Ti界面问题,但作者 没有进行进一步实验研究。
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4.结束语
综上所述,选择SiC纤维表面涂层要从保护纤维、阻挡界面 反应、改善界面结合、调和热残余应力等方面进行综合考 虑。单一的涂层通常难以实现以上所有功能,而双涂层或复 合涂层、功能梯度涂层则可同时满足较多的功能需求,是更 有发展前景的涂层。除了涂层的有效性之外,还要考虑到涂 层制备的可行性和经济性,尽量降低成本,减少制备难度和 环境污染。总体看来,在已有富C涂层基础上发展有惰性金 属的复合涂层是较为经济适用的方法如Ti/Y/Ti或Ti/Gd/Ti涂 层体系,通过高真空多靶磁控溅射技术制备复合涂层,彻底 解决Y或Gd的氧化问题,可用基体材料制备Ti层。总之,发展 涂层研究将极大地改善SiC/Ti界面相容性,进一步推进 TMMCs在宇航领域的发展和应用