论文题目：C/C与LAS连接接头的强韧化和高温稳定性研究

答辩人：赵凤玲

指导教师：付前刚 教授

学科专业：材料学

时间：2019年1月11日15:00

地点：友谊校区公字楼322室

一、学位论文简介

C/C复合材料作为空天飞行器及其动力系统中不可或缺的战略性材料，具有优异的高温性能，是一种极具应用前景的高温结构材料。而LAS玻璃陶瓷作为一种介电性能独特的功能型高温材料，在高温吸波方面可发挥重要作用，但由于其自身固有的低强度和高脆性，加工性极差，难以实现大尺寸、复杂构件的成型，致使其实际应用受到极大的限制。实现C/C复合材料与LAS玻璃陶瓷的可靠连接，可充分发挥二者的各自优势，从而达到结构与功能一体化的目的。本论文在归纳总结相关研究的基础上，采用玻璃钎焊的方法对SiC基陶瓷表面改性的C/C复合材料与LAS玻璃陶瓷进行热压连接，着重研究纳米复合界面层、SiC-Si/MAS界面镶嵌结构设计对C/C-LAS接头连接性能的影响及其作用机制，并对接头的高温稳定性和高温剪切性能进行研究，探讨C/C-LAS接头“热震强化”的作用机制。论文的主要研究内容和创新性成果如下：

(1) 采用注射化学气相沉积与真空热压烧结相结合的方法制备出定向CNTs阵列增强的C/C-LAS接头，通过定向CNTs阵列的纳米榫接作用及其在MAS中间层中的脱粘、拔出、桥连和偏转裂纹等机制实现了对接头的强韧化作用，使接头的抗剪强度和断裂功均提高40%以上。

(2) 利用聚合物浸渍裂解法在SiC-Si过渡层表面制备SiC纳米线多孔层，弥补了传统CVD法制备纳米线多孔层过厚阻碍熔融玻璃层扩散渗入的问题，从而有利于MAS中间层在高温条件下充分渗入以形成均质的纳米复合界面层，使C/C-LAS接头的剪切强度提高到35.80 MPa，断裂功提高约40%，实现强韧化接头的目的。

(3) 提出利用SiC基复相陶瓷的氧化发泡现象在C/C复合材料改性层表面构造多孔结构的新方法，成功制备了SiC-Si/MAS异形界面，揭示了该结构在接头内部形成机械咬合结构、扩大有效连接面积和降低界面应力等作用机制。

(4) 阐明了热震强化的双因素作用机制，即热震循环过程可分解为热处理因素和高低温突变因素的叠加，前者对接头性能具有积极作用，而后者具有负面影响，二者的竞争结果使C/C-LAS接头表现出热震过程性能先增后减规律。

二、发表的学术论文

[1]Zhao Fengling, Fu Qiangang, Wang Lu, He Song. Wavelike interfacial design and mechanical behaviour of joint between Si-SiC coated carbon/carbon composites and Li2O-Al2O3-SiO2 glass ceramics. Ceramics International. 2018, 44(5): 5440-5446. (SCI: 000425204400120, EI: 20180604758874, IF=3.06)

[2]Zhao Fengling, Fu Qiangang, Wang Lu, Liu Yue. Construction of SiCnw/MAS nanocomposites to strengthen and toughen C/C-LAS joints. Materials Science & Engineering A. 2017, 703: 137-143. (SCI: 000412034600015, EI: 20173003988983, IF=3.41)

[3]Zhao Fengling, Fu Qiangang, Feng Lei, Shen Qingliang. Enhancement of C/C-LAS joint using aligned carbon nanotubes prepared by injection chemical vapor deposition. Materials Science & Engineering A. 2016, 650: 67-74. (SCI: 000366076900009, EI: 20154301424163, IF=3.41)

[4]Zhao Fengling, Fu Qiangang, Wang Le, Nan Xiaoying. Improving mechanical strength of Ti-Ni-Si joints for joining carbon/carbon composites by thermal cycling treatment. Materials Science & Engineering A. 2016, 663: 56-63. (SCI: 000375499500008, EI: 20161402188398, IF=3.41)

[5]Fu Qiangang, Zhao Fengling, Li Hejun, Peng Han, Nan Xiaoying. A multi-interlayer LMAS joint of C/C-SiC composites and LAS glass ceramics. Journal of Materials Science & Technology. 2015, 31: 467-472. (SCI: 000354177200007, EI: 20151200648505, IF=3.61)

材料学院

2019年1月4日