玄武岩纤维陶瓷复合材料的研究进展.pdf

Vol41 No.1
建材
第41卷第1期
Februarv 2015
Sichuan Building Materials
2015年2月
玄武岩纤维陶瓷复合材料的研究进展
许维伟
(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232000)
摘要:在土木工程领域中,玄武岩陶瓷复合材料不最有潜力的功能结构材料之一,在航空航天领域其有很强
仅具有相对较高的强度和弹性模翬外,还具有耐高温、耐的应用潜力-
腐蚀等特点,其抗酸碱、抗辐射、绝热性、隔音性能也非
常的显著,这些有益的性能可以适用于各种复杂环境下,
CFRCMC的国内外研究现状
不仅如此,其性价比也很高。但是,玄武岩纤维的制备与
20世纪80年代以来,世界各国尤其是美国、法国、德
应用发展到今天,还有很多方面需要我们去探索,所进行国、日本等国对 CERCMC的制备工艺和性能进行了大量的
的科学研究也并不够深入,产品的性能也不够稳定,不可研究,取得了许多重要的成果。目前研究的 CFRCMC主要
预知的情況较多,与土木エ程相关方面的研究则更少,积有:SiC/SC、 Nicalon/SiC、SiC/SiO2、C/SiC等,其中最受
累的工程经验还不足,需要更多地关注。
重视的是C/SiC。 CFRCMC的制备技术已基本成熟,主要有
关键词:玄武岩纤维;复合材料;现状
CVI法和PIP法。
中图分类号:TQ343.4文献标志码:
目前国内外关于 CFRCMC的力学性能研究大致可以分
文章编号:1672-4011(2015)01-0028-03
为:宏观力学性能研究、细观力学模型研究以及纤维类型
D)O:10.3969/j.isa.1672-4011.2015.01.015
对复合材料的性能影响研究等。文献[8]在室温和高温下开
展了两种不同密度的2DC/SiC复合材料和准三维针刺C/
Progress of Basalt Fiber Ceramic Composites sic复合材料的动静态乐缩实验。结果表明无论是室温还是
XU Weihe
高温坏境下,上述三种复合材料均具有应变率效应,且高
College of Civil and Architectural Engineering, Anhui University温应变率效应吏为敏感。高温时两种密度的2DC/SiC复合
of Science fechnology, Huainan 232000, China)
材料的破坏强度在相同温度下都随应变率的增加而增加;
在相同应变率下,高密度试样的强度随着温度的升高而下
Abstract: n the field of civil engineering, basalt ceramic降,低密度试样的强度在低应变率下随温度的升高而下降,
composites not only have a relatively high strength and modulus of在高应变率下随温度的升高而増加。文献[9表明 Nicalon
elasticity, but also have a high temperature, corrosion resistance增强SiNC陶瓷基复合材料的冲山破坏形式会随温度的提高
and other characteristics: Its anti-acid,aui- radiation, ther而改变。文献[10]模拟了航空发动机环境中复杂热物理化
mal insulation, sound insulation performance is also very signifi-学因素与复杂应力因素藕合条件下连续纤维増强SC陶瓷
cun, these beneficial properties can be applied to a variety of基复合的性能演变及失效律。文献[11开展了针对C/SiC
complex environments, not only that, the cost is also very little2DC/SiC、2.5D、3DC/SiC的力学性能研究,发现荷载方
However, the preparation and application of basalt fiber develop向有效纤维率(ECFL)对复合材料的性能影响很大。
ment to today, there are many aspects that we
to explore
我国在 CFRCMC方面研究比较落后,但近年来在制备
Research also did not %o far enough, and the performance of the技术和应用研究方面取得了重大进展2。跨大气层航天飞
oroduct is also not stable enough. There are many unforeseen cir-
行器高温防热系统的C/SiC头锥帽和机翼前缘已经装机试
cumstances during researching, the relevant aspects of civil er"g飞成功、标志着我国 CFRCMC的研究在高温大面积防热领
neering research are even fewer. less than the accumulation of域取得了重大突破。
engineering experience, need our more atlention
Key words: basalt fiber; composites; present situation
玄武岩及其复合材料的研究及应用现状
0前言
连续幺武岩纤维( Continuous Basalt Fiber简称CBF)是我
国“863”计划重点支持的一种新兴的増强纤维,其技术性能
近年来,我国的航空航天事业取得了突飞猛进的发展。指标如表1所示
嫦娥”奔月、“神七”升空,更大规模的載人航天计划正在
表1
连续玄武岩纤维的性能指标
紧张进行之中。航天科技的发展对航天材料的性能提出了
纤维类型
力学强度弹性模量温度范团仰长率
更高的要求,械重、隔热、高强是未来航天材料的发展日
/MPA
/Gpa
%
forced Ceramic Matrix Composit称cCGC具有隔热性化件+-502
能好、比强度高等优点,被美国国防部称为未来20年之内
碳大丝束
纤中丝束
100~450)2.11
维小丝束
6210
100~4002.20
作者简介:许维伟(1988-),男,安徹合肥人,在读硕士研究生,主要
氧化铝纤维100002000200~300
0-550)0.
研究方向:岩土工程。
连续玄武岩纤维4450~4800110~110-260~7003.3