本书共8章。第1章主要介绍陶瓷脆性本质及其强韧化途径，连续纤维增韧陶瓷基复合材料的强韧化原理、工艺方法及其发展趋势。第2章主要介绍CFCC-SiC的本征结构。第3章主要介绍CFCC-SiC的本征性能。第4章主要介绍CFCC-SiC的环境性能模拟方法。第5章主要介绍CFCC-SiC的环境性能表征与评价。第6章主要介绍CFCC-SiC的环境性能演变。第7章主要介绍CFCC-SiC的环境损伤与失效机制。第8章主要介绍CFCC-SiC的优化设计与应用验证。全书可供材料和相关领域的科研工作者、生产人员及高校师生参考阅读。

本书以陶瓷基复合材料的强韧化为核心，以CFCC-SiC为对象，以航空发动机热端部件环境为背景，分别介绍了复合材料的原理、工艺方法及发展趋势，CFCC-SiC的本征结构与性能，环境性能模拟方法以及CFCC-SiC在服役环境下结构与性能的演变规律与失效机理，CFCC-SiC的优化设计与应用验证等，展示了我国在CFCC-SiC基础研究方面的成果，以及国际上的相关研究进展。本书为CFCC-SiC在航空发动机热端部件中的应用奠定了理论基础，将促进CFCC-SiC在航空、航天等领域的应用。

本书具有深厚的学术背景，反映了我国在陶瓷基复合材料方面的创新性成果，可供材料和相关领域的科研工作者、生产人员及高校师生参考阅读。

第1章 绪论

 1.1 陶瓷材料1

1.1.1 陶瓷材料的断裂强度1

1.1.2 陶瓷材料的断裂韧性2

 1.2 陶瓷基复合材料3

1.2.1 陶瓷材料的强韧化途径3

1.2.2 陶瓷材料的强韧化机理与效果11

 1.3 连续纤维增韧陶瓷基复合材料原理12

1.3.1 连续纤维增韧陶瓷基复合材料的模量失配12

1.3.2 连续纤维增韧陶瓷基复合材料的强度12

1.3.3 连续纤维增韧陶瓷基复合材料的韧性13

1.3.4 连续纤维增韧陶瓷基复合材料的强韧性15

1.3.5 连续纤维增韧陶瓷基复合材料体系19

 1.4 连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料26

1.4.1 CFCC-SiC的制备方法26

1.4.2 CVI制备CFCC-SiC的优势29

 1.5 CFCC-SiC的应用32

1.5.1 CFCC-SiC的应用领域32

1.5.2 CFCC-SiC面临的新挑战42

 1.6 对CFCC-SiC改性研究的趋势42

1.6.1 CFCC-SiC的自愈合改性43

1.6.2 难熔金属碳化物对CFCC-SiC的改性44

1.6.3 结构功能一体化44

 1.7 CFCC-SiC的模拟表征与优化设计45

 参考文献45

第2章 连续纤维增韧碳化硅基复合材料的本征结构

 2.1 引言53

 2.2 CFCC结构的仿生描述54

 2.3 CFCC-SiC的结构单元54

2.3.1 纤维58

2.3.2 界面相61

2.3.3 基体63

2.3.4 表面涂层65

 2.4 纤维预制体结构65

 2.5 孔隙68

 2.6 裂纹70

 2.7 工艺路线对本征结构的影响71

 2.8 CFCC-SiC的本征结构特征72

 参考文献73

第3章 连续纤维增韧碳化硅基复合材料的本征性能

 3.1 引言75

 3.2 复合材料的内应力及其分布75

 3.3 力学行为与性能测试77

3.3.1 非线性行为78

3.3.2 断裂韧性79

3.3.3 拉伸81

3.3.4 压缩和弯曲87

3.3.5 高温拉拉疲劳93

3.3.6 高温蠕变98

 3.4 热物理性能99

3.4.1 热膨胀性能99

3.4.2 热扩散性能100

3.4.3 阻尼性能103

3.4.4 热辐射106

 3.5 其他本征性能109

3.5.1 摩擦性能109

3.5.2 抗辐照性能115

 3.6 CFCC-SiC本征性能的特征118

 参考文献118

第4章 CFCC-SiC环境性能的模拟测试

 4.1 引言121

 4.2 环境性能模拟测试理论与方法122

4.2.1　相似理论122

4.2.2　分步模拟测试方法124

4.2.3　加速模拟测试方法125

 4.3　航空发动机热结构材料的环境性能测试系统126

4.3.1　控制性环境因素126

4.3.2　静态气氛应力耦合环境性能测试设备127

4.3.3　动态燃气应力耦合环境性能测试设备129

4.3.4　航空发动机热结构材料环境性能测试系统的性能指标131

 4.4　环境性能演变信息的在线获取方法132

4.4.1　材料应变的在线采集132

4.4.2　电阻变化的在线采集133

4.4.3　声发射信息的在线采集134

 4.5　环境性能演变控制因素解耦的因素协同分析法135

4.5.1　环境性能演变控制因素的解耦实例135

4.5.2　理论基础137

 4.6　环境性能模拟测试与解耦分析方法的评价141

 参考文献142

第5章 CFCC-SiC的环境性能表征方法

 5.1　引言146

 5.2　剩余环境性能的表征146

5.2.1　剩余强度表征方法146

5.2.2　剩余模量表征方法148

5.2.3　阻尼表征方法150

 5.3　过程环境性能的表征152

5.3.1　失重率表征方法152

5.3.2　声发射表征方法154

5.3.3　电阻表征方法158

 5.4 CFCC-SiC环境性能表征方法的综合评价159

 参考文献160

第6章 CFCC-SiC环境性能演变

 6.1 引言162

 6.2 热物理化学环境中CFCC-SiC的性能演变163

6.2.1 氧分压的影响163

6.2.2 水分压的影响166

6.2.3 盐浓度的影响167

6.2.4 氧水耦合的影响167

6.2.5 氧盐耦合的影响169

6.2.6 水盐耦合的影响169

6.2.7 氧水盐耦合的影响170

6.2.8 热物理化学环境的影响本质与控制性因素171

 6.3 热物理化学应力耦合环境中的性能演变174

6.3.1 应力大小的影响174

6.3.2 应力类型的影响178

6.3.3 应力的影响本质与控制性参数185

 6.4 静态气氛应力热循环耦合环境中的性能演变187

6.4.1 热循环187

6.4.2 环境气氛对热循环的影响193

6.4.3 疲劳应力对热循环的影响195

6.4.4 热循环的影响本质与控制性因素198

 6.5 动态燃气应力耦合环境中的性能演变198

6.5.1 加速系数的表征199

6.5.2 温度的影响199

6.5.3 流速的影响201

6.5.4 应力对加速系数的影响204

6.5.5 动态燃气环境因素的影响本质与控制性因素204

 6.6 CFCC-SiC的环境性能演变规律205

 参考文献205

第7章 CFCC-SiC的环境损伤与失效机制

 7.1 引言208

 7.2 CFCC-SiC的环境失效机制209

7.2.1 C/SiC在热物理化学环境单一因素中的损伤机理209

7.2.2 热物理化学环境的损伤控制因素210

7.2.3 静态气氛应力耦合环境下的损伤失效212

7.2.4 动态燃气应力耦合环境下的损伤失效222

 7.3 CFCC-SiC环境损伤演变和寿命预测模型227

7.3.1　环境因素对性能的影响227

7.3.2　应力和温度对微裂纹的控制模型229

7.3.3　含裂纹CFCC-SiC的氧化动力学模型230

7.3.4　静态气氛应力耦合环境的寿命预测236

7.3.5　动态燃气应力耦合环境的寿命预测238

 7.4　CFCC-SiC环境寿命预测的验证239

7.4.1　静态气氛应力耦合环境寿命预测的验证239

7.4.2　动态燃气应力耦合环境寿命预测的验证241

7.4.3　CFCC-SiC寿命预测的有效性242

 7.5　环境控制性要素与微结构控制单元243

7.5.1　热物理化学环境243

7.5.2　应力条件243

 7.6　CFCC-SiC损伤失效机制的综合表述244

 参考文献249

第8章 CFCC-SiC的优化设计

 8.1　引言250

 8.2　材料设计的两要素模型250

 8.3　CFCC-SiC的两要素设计过程254

 8.4　CFCC-SiC的制造过程模拟255

8.4.1　制备过程产物的热力学计算256

8.4.2　CVI过程的多物理场耦合模拟257

 8.5　CFCC-SiC的服役过程模拟269

8.5.1　服役过程产物的热力学计算269

8.5.2　CFCC-SiC环境性能的计算模拟274

8.5.3　SiC氧化行为的分子模拟278

 8.6　CFCC-SiC优化设计的实验研究与验证283

8.6.1　CFCC-SiC的界面相优化设计284

8.6.2　CFCC-SiC表面涂层的优化设计290

8.6.3　CFCC-SiC优化设计的实验验证300

8.6.4　CFCC-SiC优化设计的启示301

 参考文献302

附录

 附录一 术语与符号305

 附录二 CFCC-SiC的连接性能308

 附录三 CFCC-SiC性能测试试样形状与尺寸309

 附录四 西北工业大学C/SiC复合材料性能统计资料314