检索结果-内蒙古大学图书馆

反应熔渗-先驱体浸渍裂解制备Cf/SiC-ZrC复合材料的力学性能和烧蚀性能

复合材料学报 2025年

作者：陈科马登浩程业红胡宁河北工业大学材料科学与工程学院航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室河北工业大学机械工程学院

高速飞行器的快速发展对抗烧蚀和高承载超高温陶瓷基复合材料提出了迫切需求，Cf/C-SiC-ZrC复合材料具有较好的承载能力和优异的抗氧化烧蚀性能，表现出巨大的应用潜力。先驱体浸渍裂解（PIP）与反应熔渗（RMI）复合工艺是提高Cf/C-SiC-... 详细信息

高速飞行器的快速发展对抗烧蚀和高承载超高温陶瓷基复合材料提出了迫切需求，Cf/C-SiC-ZrC复合材料具有较好的承载能力和优异的抗氧化烧蚀性能，表现出巨大的应用潜力。先驱体浸渍裂解（PIP）与反应熔渗（RMI）复合工艺是提高Cf/C-SiC-ZrC复合材料制备效率、降低成本以及改善性能的有效途径。但在PIP-RMI工艺中，先PIP生成的陶瓷阻碍后续液态金属的浸渗与反应，降低复合材料的力学性能和抗烧蚀性能。本研究提出了先RMI（Si-Zr合金）再PIP（SiC先驱体）制备Cf/SiC-ZrC复合材料的新工艺，研究了其微观结构、组分分布、力学性能和抗氧化烧蚀性能。结果表明，随着PIP次数的增加，Cf/SiC-ZrC复合材料的力学性能显著提高，经3次PIP处理后拉伸强度达到197.0 MPa，压缩强度为228.3 MPa，弯曲强度为301.3 MPa，经2400 °C氧乙炔火焰烧蚀100 s后，线烧蚀率和质量烧蚀率分别低至-3.04×10-3mm·s-1和1.51×10-3g·s-1，满足抗烧蚀和高承载的要求，展现出了广阔的应用前景。

关键词： C /SiC-ZrC RMI-PIP 力学性能微观结构抗烧蚀

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学科交叉背景下智能制造工程专业课程体系改革与联合培养探讨

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高教学刊 2025年第12期11卷 134-137页

作者：程业红黄传进张鹏魏强河北工业大学机械工程学院天津300401

在学科交叉背景下,智能制造工程专业的课程体系改革与联合培养显得尤为重要。该文探讨如何在多学科交叉融合的背景下对智能制造工程专业的课程体系和人才培养进行系统性的改革。首先,分析智能制造工程专业的多学科交叉特点,强调在课程... 详细信息

在学科交叉背景下,智能制造工程专业的课程体系改革与联合培养显得尤为重要。该文探讨如何在多学科交叉融合的背景下对智能制造工程专业的课程体系和人才培养进行系统性的改革。首先,分析智能制造工程专业的多学科交叉特点,强调在课程体系改革中将多个学科领域的知识有机整合,形成具有鲜明交叉学科特色的课程体系。其次,优化课程结构,加强课程之间的内在联系,确保学生能够形成完整的知识体系,并具备跨学科应用知识的能力。最后,还强调校企合作在智能制造工程专业联合培养中的重要性,建立跨学科校企导师组,通过解决实际工程问题促进理论知识与实践经验的深度融合。

关键词：学科交叉智能制造教学改革课程体系联合培养

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纤维增强树脂基防弹复合材料吸能机制及损伤模式研究进展

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4606-4627页

作者：赵云杨波陶子伟宁慧铭程业红胡宁赵丽滨河北工业大学机械工程学院天津300401 先进智能防护装备技术教育部重点实验室天津300401 河北工业大学河北省跨尺度智能装备技术重点实验室天津300401 重庆大学航空航天学院重庆400044

本文对纤维增强树脂基复合材料在抗冲击领域的吸能机制及损伤模式进行了综述。首先,介绍了纤维增强复合材料在弹道防护、航空航天等领域的应用,对比了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、芳纶纤维、碳纤维等高性能纤维的优缺点;其次,以各种... 详细信息

本文对纤维增强树脂基复合材料在抗冲击领域的吸能机制及损伤模式进行了综述。首先,介绍了纤维增强复合材料在弹道防护、航空航天等领域的应用,对比了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、芳纶纤维、碳纤维等高性能纤维的优缺点;其次,以各种纤维增强树脂基复合材料的弹道实验及理论模拟为基础,分析了防弹复合材料的吸能机制和损伤模式,发现拉伸变形是复合材料的主要吸能方式,分层破坏是其主要损伤模式;最后,总结了纤维编织结构的分类、特点及其对复合材料防弹性能的影响并对纤维增强树脂基复合材料的发展前景进行了展望。

关键词：纤维增强树脂基复合材料弹道响应吸能机制损伤模式编织结构

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层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为仿真研究

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河北工业大学学报 2024年第3期53卷 19-28,40页

作者：张传晖程业红刘亚雄河北工业大学机械工程学院天津300401 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261001 河北省跨尺度智能装备技术重点实验室天津300401 单兵作战先进智能防护装备技术教育部重点实验室天津300401 河北省廊坊市烟草专卖局大城县卷烟营销部河北廊坊065900

为研究层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为的影响因素和规律以及裂纹扩展规律和形成机理,从细观尺度建立了单边切口梁法(SENB)有限元模型,使用软件ABAQUS进行了仿真模拟。仿真计算的断裂韧性为10.01 MPa·m^(1/2),结果与试验数... 详细信息

为研究层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为的影响因素和规律以及裂纹扩展规律和形成机理,从细观尺度建立了单边切口梁法(SENB)有限元模型,使用软件ABAQUS进行了仿真模拟。仿真计算的断裂韧性为10.01 MPa·m^(1/2),结果与试验数据基本一致,验证了有限元模型的有效性;裂纹扩展过程中多次沿界面偏折,裂纹呈阶梯状特征。在荷载-位移曲线上表现为曲线升降的变化,呈现出明显的阶梯断裂模式。断裂韧性随层厚比的增加,表现出先增大后减小的趋向,最佳层厚比约为1。断裂韧性随界面层厚度的增加呈现先上升再下降的趋势,最佳界面层厚度是200 nm。

关键词：层状复合材料数值模拟裂纹单边切口梁法(SENB) 断裂韧性黏聚力单元

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交叉学科研究生培养与改革探索——以先进装备工程与技术为例

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高教学刊 2025年第14期11卷 46-49页

作者：程业红武帅李铁陶富杨勇河北工业大学机械工程学院天津300401 河北工业大学先进装备工程与技术研究院天津300401 河北工业大学研究生院天津300401 河北工业大学材料科学与工程学院天津300401

当今社会面临的问题日益复杂化,运用单一学科知识难以有效独立解决,对复合型交叉学科人才提出迫切需求,培养具备解决交叉学科复杂问题能力的研究生迫在眉睫。该文首先分析当前交叉学科研究生培养过程中课程设置、研究方向和课题选定等... 详细信息

当今社会面临的问题日益复杂化,运用单一学科知识难以有效独立解决,对复合型交叉学科人才提出迫切需求,培养具备解决交叉学科复杂问题能力的研究生迫在眉睫。该文首先分析当前交叉学科研究生培养过程中课程设置、研究方向和课题选定等方面存在的共性问题;随后以河北工业大学先进装备工程与技术国家“双一流”学科为例,提出交叉学科研究生培养与改革举措,包括优化交叉学科研究生教学模式和课程设置,以“双一流”学科交叉建设方向作为交叉学科研究生培养方向,组建高水平跨学科导师团队、设立学科交叉平台和研究生培养专项,为学科交叉融合提供优良载体,探索适应当今社会发展需要的复合型研究生培养模式。对于推动交叉学科研究生教育的发展,提升交叉学科人才培养质量具有重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：交叉学科研究生培养先进装备工程与技术课程设置交叉学科项目

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含缺陷陶瓷材料强度预测的研究现状

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机械工程材料 2023年第10期47卷 1-8页

作者：王安哲王帅赵欣源张洁程业红周鹏南京工程学院江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室南京211167 南京工程学院材料科学与工程学院南京211167 中国科学院金属研究所沈阳110016 深圳职业技术学院智能制造技术研究院深圳518055 河北工业大学机械工程学院天津300131

陶瓷具有轻质、高硬、耐磨等优异性能,但在结构材料领域的实际应用仍极为谨慎,根本原因在于陶瓷的缺陷敏感性及尚不完善的陶瓷失效预测理论。介绍了陶瓷制备过程中常见的缺陷,分析了陶瓷强度随机分布的物理本质,综述了缺陷作用下陶瓷强... 详细信息

陶瓷具有轻质、高硬、耐磨等优异性能,但在结构材料领域的实际应用仍极为谨慎,根本原因在于陶瓷的缺陷敏感性及尚不完善的陶瓷失效预测理论。介绍了陶瓷制备过程中常见的缺陷,分析了陶瓷强度随机分布的物理本质,综述了缺陷作用下陶瓷强度预测的研究现状;提出未来可综合运用无损检测、原位测试和计算机模拟技术,探究缺陷致裂机制及陶瓷强度响应定量规律,同时关注在实际服役环境(疲劳、热冲击等)下缺陷对陶瓷强度的影响。

关键词：陶瓷强度预测缺陷统计定量

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一种金属有机框架衍生的CuO/ZnO纳米材料及其制备方法与应用

一种金属有机框架衍生的CuO/ZnO纳米材料及其制备方法与应用

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作者：杨学莉李振华程业红潘国峰 300401 天津市北辰区双口镇西平道5340号

本发明提供了一种金属有机框架衍生的CuO/ZnO纳米材料及其制备方法与应用，该制备方法包括：(1)将ZIF‑8粉体进行退火处理，得到ZnO粉体；(2)将所述ZnO粉体、硝酸铜和2‑甲基咪唑加入至N,N‑二甲基甲酰胺中混匀后并进行反应，得到铜锌复合... 详细信息

标准号: CN114506873B

本发明提供了一种金属有机框架衍生的CuO/ZnO纳米材料及其制备方法与应用，该制备方法包括：(1)将ZIF‑8粉体进行退火处理，得到ZnO粉体；(2)将所述ZnO粉体、硝酸铜和2‑甲基咪唑加入至N,N‑二甲基甲酰胺中混匀后并进行反应，得到铜锌复合材料；(3)对所述铜锌复合材料进行退火处理，得到所述金属有机框架衍生的CuO/ZnO纳米材料。本发明制备得到的CuO/ZnO纳米材料对硫化氢具有优异的灵敏度和选择性，在150℃时对浓度为10ppm的硫化氢的响应灵敏度能达到900，且制备方法简单、周期短、成本低，适用于大批量生产。

关键词：制备纳米材料粉体硫化氢金属有机框架退火处理复合材料铜锌二甲基甲酰胺响应灵敏度甲基咪唑灵敏度硝酸铜混匀应用生产

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溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法

溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法

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作者：黄传进程业红魏强赵丽滨胡宁 300401 天津市北辰区西平道5340号

本发明公开了一种溶液纳米级混合制备MXene‑氧化铝纳米复合粉末的方法，首先制备氧化铝溶胶和MXene水溶液，再将两者进行溶液纳米级混合得到MXene‑氧化铝混合液；再混合液快速完全冻结，再真空冷冻干燥使混合液中的溶剂升华，获得MXene... 详细信息

标准号: CN117964381A

本发明公开了一种溶液纳米级混合制备MXene‑氧化铝纳米复合粉末的方法，首先制备氧化铝溶胶和MXene水溶液，再将两者进行溶液纳米级混合得到MXene‑氧化铝混合液；再混合液快速完全冻结，再真空冷冻干燥使混合液中的溶剂升华，获得MXene‑氧化铝纳米复合粉末。本发明能实现溶液分子级混合MXene和氧化铝，避免了球磨工艺的问题，提高了纳米增强体的利用效率，大幅提升材料的力学性能。

关键词：混合液氧化铝纳米复合粉末纳米级氧化铝制备氧化铝溶胶真空冷冻干燥纳米增强体力学性能球磨工艺溶液分子溶剂制备冻结升华

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一种含有螺旋结构的碳纤维/陶瓷材料及其制备方法

一种含有螺旋结构的碳纤维/陶瓷材料及其制备方法

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作者：安玉民徐开蕾高赞超程业红赵丽滨胡宁 300401 天津市北辰区双口镇西平道5340号

本发明涉及一种含有螺旋结构的碳纤维/陶瓷材料及其制备方法。所述方法：在聚四氟乙烯薄膜上将碳纤维束进行展纱，得到碳纤维无纬布；在碳纤维无纬布的表面刷涂陶瓷浆料，然后覆盖聚四氟乙烯薄膜；将得到的夹层结构浸泡在液氮中以脱除... 详细信息

标准号: CN118026716A

本发明涉及一种含有螺旋结构的碳纤维/陶瓷材料及其制备方法。所述方法：在聚四氟乙烯薄膜上将碳纤维束进行展纱，得到碳纤维无纬布；在碳纤维无纬布的表面刷涂陶瓷浆料，然后覆盖聚四氟乙烯薄膜；将得到的夹层结构浸泡在液氮中以脱除聚四氟乙烯薄膜，得到陶瓷薄膜；将多个陶瓷薄膜按照预设角度以顺时针或逆时针的方向进行顺次水平叠放，使相邻陶瓷薄膜的碳纤维束之间的夹角为预设角度；将得到的坯体预制体在真空环境下模压固化；将得到的陶瓷坯体进行高温裂解和PIP工艺致密化，制得含有螺旋结构的碳纤维/陶瓷材料。本发明制得的碳纤维/陶瓷材料的断裂韧性和断裂功等得到大幅提高。

关键词：聚四氟乙烯薄膜陶瓷材料碳纤维碳纤维无纬布螺旋结构碳纤维束陶瓷薄膜预设断裂韧性高温裂解夹层结构模压固化水平叠放陶瓷浆料陶瓷坯体相邻陶瓷真空环境断裂功夹角为顺时针预制体致密化坯体刷涂脱除液氮制备薄膜浸泡覆盖

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ZrB2-SiC-Graphene仿生复合微结构构建及增韧机制研究

ZrB2-SiC-Graphene仿生复合微结构构建及增韧机制研究

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作者：程业红哈尔滨工业大学

学位级别：博士

在高速飞行期间,飞行器的局部热端部位温度高达2000℃以上。对热防护材料的抗氧化耐温极限、高可靠性和抗热冲击性能提出了更加苛刻的要求。传统的难熔金属、石墨、C/C、C/SiC以及SiC/SiC耐高温材料已经难以满足未来热防护系统的需求。... 详细信息

在高速飞行期间,飞行器的局部热端部位温度高达2000℃以上。对热防护材料的抗氧化耐温极限、高可靠性和抗热冲击性能提出了更加苛刻的要求。传统的难熔金属、石墨、C/C、C/SiC以及SiC/SiC耐高温材料已经难以满足未来热防护系统的需求。而熔点在3000℃以上的过渡族金属的难熔硼化物和碳化物是一种非常有前途的在2000℃以上使用的非烧蚀型超高温防热材料,其中ZrB2基超高温陶瓷因具有优异抗氧化烧蚀性能,被研究地最为广泛和深入。然而ZrB2基超高温陶瓷材料的本征脆性和较差的抗热冲击性能一直是限制其工程应用的关键。国内外学者尝试在ZrB2陶瓷中引入多种添加相进行增韧和改善抗热冲击性能,但效果有限,尚不能满足极端热环境的需求。为了进一步提高ZrB2陶瓷材料的断裂韧性和抗热冲击性能,国内外研究人员在仿生层状、“砖-泥”结构和纤维独石陶瓷方面做了不少工作,但大都采用聚合物、金属或者高体积分数（>70vol.%）的二维石墨片和氮化硼作为弱界面相替代天然生物材料中的蛋白质层,严重破坏了陶瓷材料的高温性能和抗氧化烧蚀性能。此外,层状材料具有显著的面外各向异性,纤维独石结构仅在沿着纤维轴向方向具有较好的力学性能,在偏离纤维轴向性能严重衰减。针对上述问题,本文在在利用仿生微结构增韧超高温陶瓷的同时,采用高陶瓷组分的弱界面保证ZrB2超高温陶瓷材料优异的抗氧化烧蚀性能,通过微结构设计缓解仿生陶瓷的显著各向异性。最终通过多组分、跨尺度微结构设计缓解仿生陶瓷材料的各向异性,在实现多尺度增韧和改善抗热冲击性能的同时又保持了其优异的抗氧化烧蚀性能。通过调控石墨烯的含量获得了具有不同微结构和力学性能的ZrB2-SiC-Graphene陶瓷。选择高弹性模量和强度的ZrB2-20vol.%SiC作为强基体,选择具有较高断裂能和抗热冲击性能的ZrB2-20vol.%SiC-30vol.%Graphene作为弱界面。通过创新的造粒-涂覆方法制备了ZrB2-SiC-Graphene@ZrB2-SiC“砖-泥”陶瓷,表现出较小的各向异性和优异的抗热冲击性能。在微-纳尺度石墨烯可以抵抗裂纹尖端之前局部损伤引起的裂纹萌生,在宏观尺度上多组分间弹性模量的失配抑制裂纹扩展,迫使任何初始裂纹连续改变方向,从而通过裂纹偏转和分叉降低裂纹尖端应力,抑制裂纹扩展,提升断裂韧性。最终通过石墨烯拔出与桥联的微观增韧行为以及裂纹偏转与分叉的宏观增韧行为实现多尺度复合增韧的效果。通过热压无序排列的ZrB2-SiC/ZrB2-SiC-Graphene（ZS/ZSG）短纤维制备面内各向同性的非轴向排列的ZS/ZSG短纤维独石陶瓷,以克服传统轴向ZrB2纤维独石陶瓷的显著面内各向异性。研究了致密度、纤维直径对ZS/ZSG短纤维独石陶瓷微观结构和力学性能的影响。随烧结温度的提高,ZS/ZSG短纤维独石陶瓷的相对密度和力学性能逐渐增加。随纤维直径减小,ZS/ZSG短纤维独石陶瓷的弯曲强度先增加后减小,断裂韧性逐渐增加。ZS/ZSG短纤维独石陶瓷经最高温度超过2150℃的氧乙炔火焰烧蚀615s后,外形保持完整,没有宏观裂纹,呈现非烧蚀特性。通过改变纤维片的排布角度获得不同微结构的ZS/ZSG连续纤维独石陶瓷。轴向对齐的ZS/ZSG-0o纤维独石陶瓷沿纤维轴向具有优异的力学性能,其断裂韧性和断裂功高达10.42±0.98MPa·m1/2和737.8J/m2,但存在明显的面内各向异性。ZS/ZSG-15o、ZS/ZSG-45o和ZS/ZSG-90o纤维独石陶瓷的力学性能较ZS/ZSG-0o有所衰减,但其面内性能较为均为。ZS/ZSG连续纤维独石陶瓷通过微米级到纳米级的多尺度结构中的内在和外在增韧抵抗破坏。内在增韧机制主要作用于纳米尺度,在裂纹尖端之前石墨烯可以抵抗局部损伤引起的裂纹萌生。而外部增韧机制,在微米尺度上起作用并且主要在裂纹尖端后面,当裂纹开始扩展时,裂纹偏转、分叉和石墨烯拔出等外部增韧机制降低裂纹尖端应力,抑制裂纹扩展,使ZS/ZSG连续纤维独石陶瓷表现出显著上升的R曲线行为。

关键词： ZrB2陶瓷仿生微结构抗热冲击抗氧化烧蚀增韧机制

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