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连续纤维增强陶瓷基复合材料3D打印：研究进展与挑战

连续纤维增强陶瓷基复合材料3D打印：研究进展与挑战

摘要：连续纤维增强陶瓷基复合材料(continuous fiber reinforced ceramic matrix composites, CFRCMCs)具有低密度、高强度、优异的高温稳定性与化学稳定性等性能，在航空航天、核工业、化工以及交通运输等领域都有着重要应用。近几年，3D打印技术的发展为复杂异形 CFRCMCs构件的预制体成形提供了创新途径。然而CFRCMCs 的3D打印技术仍处于起步阶段，面临着成形设备、成形工艺和成形原理等方面的重大挑战。因此，对 CFRCMCs的3D打印研究进展与挑战进行归纳与分析具有重要意义。本文首先对常见3D打印技术进行简单介绍；其次，总结 CFRCMCs的3D打印研究进展，具体包括基于热塑性原料的熔融沉积3D 打印、基于水系浆料的墨水直写3D打印、机械辅助的墨水直写3D打印、基于光敏浆料的光固化3D打印等；最后，从纤维与陶瓷界面、缺陷表征与控制、陶瓷化与致密化、自动化与智能化制造、结构功能一体化、4D打印、自修复以及标准等方面对CFRCMCs的3D打印挑战进行分析。期望为CFRCMCs 3D打印相关的基础科学与关键技术研究提供一定参考与指导。
复合 2025年05月19日
C/C复合材料表面陶瓷涂层研究进展

C/C复合材料表面陶瓷涂层研究进展

摘要：在C/C复合材料表面制备抗氧化烧蚀的陶瓷涂层，将超高温、高冲刷、含氧的服役环境与基体隔离开来，是延长其在极端环境下使用寿命的有效方法之一。表面涂层技术种类丰富，工艺简单，耗时短，制备成本相对较低，既能赋予基体抗氧化和耐烧蚀性能，又不会显著影响基体的高温力学性能，有力地促进了C/C复合材料在航空航天领域的应用。本文从涂层的结构和成分出发，对现有涂层体系进行了梳理，再结合涂层的化学组成特点，系统综述了表面陶瓷涂层领域的最新研究进展，并对多种纳米结构增强涂层策略进行分析，最后展望了表面涂层技术面临的新挑战和发展方向。
复合 2025年10月31日
工程视野下的高性能碳纤维材料发展现状分析

工程视野下的高性能碳纤维材料发展现状分析

摘 要: 高性能碳纤维物化性能优越，是航空航天等重大工程急需的关键材料，属于国家战略性资源。因国际封锁，以及国内生产水平有限，目前尚无法完全满足市场和战略性需求。介绍了高性能碳纤维的发展历程和现状，并基于工程科学理论知识，分析了高性能碳纤维材料的制造流程，梳理了全流程中的“卡脖子”问题，对其发展面临的一系列问题进行了探讨。认为对于类似高性能碳纤维这样的重大工程中的关键材料，应采用工程思维对其制造的全流程进行流程工程学研究，通过提升关键材料制造水平辐射带动相关基础学科发展和机械制造自动化、智能化升级。
复合 2025年02月08日
超疏水涂层的制备、性能及应用研究进展

超疏水涂层的制备、性能及应用研究进展

摘要 ：随着材料工程和涂料工业的发展，具有耐腐蚀、自清洁、防雾、减阻或抗结冰等性能的超疏水涂层由于能够满足不同应用领域的功能需求，越来越受到研究人员的关注。此外，通过进一步在涂层内部引入隔热、防冰、阻燃、防腐等功能填料可赋予其多功能性，极大地拓宽了超疏水涂层的应用领域。本文首先对超疏水涂层的原理进行了梳理；进一步阐述了超疏水涂层的经典润湿理论，包括杨氏模型、Wenzel 模型和Cassie-Baxter 模型；随后分析了超疏水涂层不同制备方法的特点，并对各方法的优缺点进行了对比；最后通过介绍掺杂功能填料的多功能超疏水涂层研究进展，指出超疏水涂层存在的主要问题，并对其发展方向进行了展望。
复合 2024年12月27日
碳纤维增强陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工技术的研究进展

碳纤维增强陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工技术的研究进展

摘要：碳纤维增强陶瓷基复合材料(Cf/SiC 复合材料)具有良好的化学和热稳定性、高比强度、耐高温以及低密度等优点，被广泛应用于航空航天、高速列车以及核能等领域。目前陶瓷基复合材料构件普遍采用近净成形技术制备，但仍需进行二次加工以满足最终装配的尺寸精度和几何公差。然而，由于Cf/SiC 复合材料具有各向异性和多相非均质的材料特性，其高效低损伤加工需求备受关注。因此，系统地综述了文献报道的Cf/SiC 复合材料超声振动辅助铣削加工技术相关研究进展。首先概述了陶瓷基复合材料传统机械加工以及特种能场辅助加工技术的研究现状。其次，从陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工过程中直角切削试验和有限元仿真两方面总结了材料去除机理和超声作用机制；介绍了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削中切削力建模的方法和陶瓷基复合材料加工表面损伤及其剩余强度方面的研究。最后，分析了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工的发展趋势以及展望未来研究方向。
复合 2024年11月27日
镁基复合材料增材制造技术研究进展

镁基复合材料增材制造技术研究进展

摘要：镁基复合材料通过基体与增强体的协同配合，克服了传统镁合金绝对强度和刚度较低、承载能力较差的难题，而增材制造技术的强成形能力、高制备精度、短制备周期为定制复杂结构且组织均匀的镁基复合材料提供可能。因此，本文从镁基复合材料的组成出发，简单介绍传统制备方式后，归纳梳理了镁基复合材料增材制造技术的研究进展，总结不同制造过程中工艺参数对成形件组织和性能的影响规律，最后在分析所存在的问题和挑战的基础上，对镁基复合材料增材制造技术未来的研究方向进行聚焦和展望。
复合 2024年11月14日
喷射复合电沉积技术研究进展

喷射复合电沉积技术研究进展

摘要：喷射复合电沉积技术在制备复合镀层方面具有显著的优势，如区域选择性好，镀层厚度容易控制等，并且可以结合脉冲电源、喷头设计等工艺参数和加入物理场的调控，进一步提高复合镀层的表面形貌和性能。本文介绍了喷射复合电沉积的发展历程，概括了不同工艺参数和不同物理场对复合镀层的影响，系统的综述了喷射电沉积法制备复合镀层的研究现状。采用喷射电沉积方法可在常温、常压环境下制备复合镀层，精准高效控制电沉积区域面积，提高材料的耐磨耗、抗腐蚀性能，可应用于各种类型刀具和电极表面，也可应用于大型金属材料表面，有很好的发展前景。
复合 2025年04月03日
先进复合材料在高端和一般产业领域的最新发展

先进复合材料在高端和一般产业领域的最新发展

摘要:先进复合材料（ACM）的快速成型技术以及碳纤维增强热塑性树脂（CFRTP）界面的纳米水平控制技术和碳纤维表面处理技术的同步发展，使ACM在汽车结构材料、风电叶片、飞机及其他产业领域的应用，呈现快速发展的趋势，而且增强纤维的选用也呈现多样化的趋势。此外，政策的导向和各国节能减排法规的强化，都助推了ACM在这些相关产业领域的应用和发展。
复合 2024年10月31日
金属陶瓷复合材料界面研究及应用进展

金属陶瓷复合材料界面研究及应用进展

摘要：本文对金属陶瓷复合材枓制备、复合材料界面润湿性的研究及应用领域进行了综 述。重点讨论了熔渗法制备金属陶瓷复合材料的工艺方法，并对提高金属/陶瓷界面润湿性各种试验及原理进行了详细探讨，简要介绍了金属陶瓷复合材料的一些性能及用途。最后，本文还讨论了金属陶瓷复合材料存在的一些问题和今后的发展前景及研究方向。
复合 2025年03月18日
变刚度复合材料层合板研究进展

变刚度复合材料层合板研究进展

摘要： 变刚度复合材料层合板由纤维曲线铺放而成，可以实现刚度分布的变化设计，与传统固定铺层角的复合材料层合板相比，变刚度复合材料层合板在减少重量和成本的同时，也提高了结构性能。随着铺放设备的发展，目前已经能够利用自动铺放技术实现纤维的曲线铺放。同时，为提高复合材料构件的结构性能和满足不同的工程实际需求，铺层设计方法也从单一角度的直线铺层逐渐向变角度曲线铺层发展。本文首先介绍了变刚度复合材料层合板设计制造方法与有限元建模，接着在刚度分布、屈曲特性、失效行为等方面阐述了变刚度复合材料层合板力学性能的研究进展，然后结合南京航空航天大学复合材料工程自动化技术研究中心在变刚度复合材料层合板振动特性方面的研究，对变刚度复合材料层合板振动特性进行了分析和概括，最后对变刚度复合材料层合板未来的研究趋势进行了论述与展望。
复合 2024年10月12日