本书为“航空材料科学与工程丛书”之一。作者基于自己多年的科研成果，选取了航空发动机中最常用的陶瓷基复合材料，即碳化硅纤维增强碳化硅复合材料，首先介绍了该材料的基本概念及分类方法；其次，从碳化硅纤维及其发展历程、表面界面层、碳化硅基体等三部分分别阐述了从原材料到成品的制备全流程；重点探讨了不同制备工艺的碳化硅复合材料在航空发动机典型工况使用要求下的性能差异；接着介绍了碳化硅纤维增强碳化硅复合材料延长寿命的关键方法，即环境障涂层技术；最后，简述了碳化硅纤维增强碳化硅复合材料在发动机结构件生产过程中的设计、加工、连接、无损检测等方面的关键技术。
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总序
前言
第1章 SiCf/SiC复合材料简介 1
1.1 陶瓷基复合材料的概况及发展历史 1
1.1.1 陶瓷基复合材料的兴起原因 1
1.1.2 陶瓷基复合材料的发展历史 4
1.2 SiCf/SiC复合材料的概念 6
1.2.1 SiCf/SiC复合材料的定义 6
1.2.2 SiCf/SiC复合材料的国内外发展现状 8
1.3 SiCf/SiC复合材料的结构、组成及分类 11
1.3.1 SiCf/SiC复合材料的结构与组成 11
1.3.2 SiCf/SiC复合材料的分类 13
参考文献 21
第2章 碳化硅纤维及其发展历程 24
2.1 碳化硅纤维的发展历史 24
2.1.1 国外碳化硅纤维的发展 24
2.1.2 国内碳化硅纤维的发展 25
2.2 常见碳化硅纤维种类 27
2.2.1 第一类SiC纤维 28
2.2.2 第二类SiC纤维 29
2.2.3 第三类SiC纤维 29
2.2.4 第四类SiC纤维 30
2.3 碳化硅纤维的制备工艺 32
2.3.1 先驱体转化法 32
2.3.2 化学气相沉积法 35
2.3.3 活性碳纤维碳热还原法 37
2.4 碳化硅纤维的主要性能及其失效机理 38
2.4.1 耐高温性能 38
2.4.2 抗氧化性能 40
2.5 常见碳化硅纤维织物类型 42
2.5.1 缎纹织物 42
2.5.2 单向织物 43
2.5.3 三维角联锁织物 43
2.5.4 三向正交织物 44
参考文献 44
第3章 碳化硅纤维表面界面层及其作用机理 47
3.1 界面层概念 47
3.1.1 两相材料中界面层 47
3.1.2 SiCf/SiC复合材料中的界面层 47
3.1.3 其他纤维增强复合材料中的界面层 49
3.2 常见界面体系及其制备方法 50
3.2.1 碳界面层 50
3.2.2 氮化硼界面层 54
3.2.3 复合界面层 65
3.3 界面体系的增韧机理 69
3.3.1 界面层的增韧机理 69
3.3.2 界面层保护亚层的抗氧化性能和功能亚层的失效机理 71
参考文献 73
第4章 SiCf/SiC复合材料的致密化工艺 77
4.1 化学气相渗透工艺 77
4.1.1 CVI工艺基本原理 77
4.1.2 CVI工艺主要分类 78
4.1.3 CVI工艺制备SiCf/SiC复合材料特点 80
4.2 先驱体渗透裂解工艺 81
4.2.1 PIP基本原理 81
4.2.2 PIP工艺常用先驱体 83
4.2.3 PIP工艺主要分类 85
4.2.4 PIP工艺制备SiCf/SiC复合材料特点 87
4.3 熔渗工艺 89
4.3.1 MI工艺基本原理 89
4.3.2 MI工艺主要分类 101
4.3.3 MI工艺制备SiCf/SiC复合材料特点 101
4.4 烧结工艺 106
4.4.1 烧结工艺制备SiCf/SiC复合材料的特点与性能 106
4.4.2 烧结工艺制备SiCf/SiC复合材料的工程化应用现状 108
4.5 杂化工艺 111
4.5.1 PIP？RMI杂化工艺 111
4.5.2 CVI？RMI杂化工艺 112
4.5.3 CVI？PIP杂化工艺 112
参考文献 114
第5章 SiCf/SiC复合材料的性能及材料级验证技术 119
5.1 SiCf/SiC复合材料的基本力学性能及测试方法 119
5.1.1 基本力学性能参数 119
5.1.2 陶瓷基复合材料的基本力学性能测试方法概述 122
5.1.3 陶瓷基复合材料的面内拉伸性能测试 123
5.1.4 陶瓷基复合材料的厚度方向拉伸性能测试 127
5.1.5 陶瓷基复合材料的压缩性能测试 129
5.1.6 陶瓷基复合材料的面内剪切性能测试 131
5.1.7 陶瓷基复合材料的层间剪切性能测试 139
5.1.8 陶瓷基复合材料的弯曲性能测试 145
5.1.9 陶瓷基复合材料的层间断裂韧性测试 148
5.1.10 材料模量的超声测试方法 152
5.2 热稳定性试验 153
5.2.1 概述 153
5.2.2 GE公司相关研究 154
5.2.3 国内相关研究 154
5.3 低周、高周疲劳试验 156
5.3.1 概述 156
5.3.2 国内外测试标准 157
5.3.3 GE公司相关研究 161
5.4 蠕变性能 164
5.4.1 概述 164
5.4.2 国内外测试标准 165
5.4.3 GE公司相关研究 168
5.5 热性能测试（热扩散、热容、热导、热膨胀系数） 169
5.5.1 概述 169
5.5.2 国内测试标准 169
5.5.3 GE公司相关研究 171
5.6 纤维取向对复合材料性能影响 173
5.6.1 概述 173
5.6.2 GE公司相关研究 174
5.6.3 国内相关研究 177
5.7 水蒸气氧化实验 180
5.7.1 概述 180
5.7.2 GE公司相关研究 181
5.7.3 国内相关研究 185
参考文献 186
第6章 环境障涂层及其作用机理 188
6.1 环境障涂层基本概念 188
6.2 环境障涂层发展及常见体系 189
6.2.1 莫来石/YSZ环境障涂层 190
6.2.2 钡锶铝硅基环境障涂层 190
6.2.3 稀土硅酸盐环境障涂层 193
6.2.4 热/环境障涂层 200
6.3 环境障涂层制备工艺 201
6.3.1 大气等离子喷涂技术 201
6.3.2 电子束？物理气相沉积技术 202
6.3.3 等离子？物理气相沉积技术 203
6.4 环境障涂层评价及失效机理 204
6.4.1 高温氧化性能 205
6.4.2 抗水氧腐蚀性能 205
6.4.3 抗熔盐腐蚀性能 208
6.4.4 抗CMAS腐蚀性能 208
参考文献 211
第7章 SiCf/SiC复合材料在航空发动机中应用的关键技术 214
7.1 SiCf/SiC复合材料构件的设计技术 214
7.1.1 概述 214
7.1.2 积木式方法在SiCf/SiC复合材料构件设计中的应用 215
7.1.3 SiCf/SiC复合材料构件设计中的关键力学问题 219
7.1.4 面向SiCf/SiC复合材料构件设计的仿真技术 221
7.1.5 基于安全系数的许用应力确定方法 222
7.1.6 SiCf/SiC复合材料构件设计的经典案例剖析 223
7.2 SiCf/SiC复合材料构件的加工技术 247
7.2.1 传统机械加工技术 247
7.2.2 特种加工 250
7.3 SiCf/SiC复合材料构件的连接技术 253
7.3.1 机械连接 254
7.3.2 反应扩散连接 255
7.3.3 钎焊连接 255
7.3.4 原位反应连接 256
7.3.5 烧结法连接 256
7.3.6 激光连接技术 257
7.4 SiCf/SiC复合材料构件的无损检测技术 258
7.4.1 无损检测对于SiCf/SiC复合材料构件的重要意义 258
7.4.2 SiCf/SiC复合材料构件常用的无损检测技术 259
7.4.3 SiCf/SiC复合材料构件含典型缺陷的样品制备技术 265
7.4.4 SiCf/SiC复合材料构件制造过程中典型缺陷形成机理 265
7.4.5 SiCf/SiC复合材料构件服役过程中缺陷的演化规律 267
7.4.6 CMC构件无损检测方法研究 269
7.5 SiCf/SiC复合材料构件的应用实例 270
参考文献 273
关键词索引 277
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