原文发表在《复合材料学报》2023年第40卷第6期。题目：陶瓷基复合材料紧固件制造技术及其连接性能研究进展；作者：马雪寒，王守财，陈旭，吴振强，李旭勤，张毅，高祥云，成来飞，张立同。以下是论文的结语与展望部分：CMC-SiC紧固件以其优异的耐高温、高强韧性和热结构强度高的性能，在连接大型复杂薄壁构件CMC-SiC的集成制造领域具有广阔的应用前景。优化预制体、发展组合制备工艺和设计新型紧固件结构，是CMC紧固件制备技术的发展趋势。进一步提升CMC紧固件耐高温性能、螺栓抗剪切性能、螺纹牙抗挤压性能和抗振动性能是未来发展其连接性能的重点。尽管目前CMC-SiC紧固件的耐高温性能、静态力学性能和抗振动性能有了一定提高，但仍面临诸多挑战：(1) 在传统的机械加工紧固件的过程中，CMC的高硬度产生了较高的机械和热切削载荷，从而增加了加工表面产生微观缺陷的可能性。因此，在应用CMC紧固件的常规加工工艺的同时，发展激光烧蚀、磨料水射流、电火花加工和超声辅助加工等非常规加工工艺，可提高紧固件表面加工质量，是未来发展紧固件制备技术的重点；(2) CMC紧固件大多通过加工CMC板材得到，具有与CMC相同的预制体结构。因此， 具有CMC多孔特征而导致的诸多问题，比如不均匀的致密度、较差的螺纹牙加工精度(易引起较高的应力集中)和抗挤压性能、受限于面内剪切性能的抗剪切性能。如何有效提高CMC紧固件的致密度是未来设计新型高性能CMC-SiC紧固件需关注的重点；(3) 适当的预制体纤维取向可增强陶瓷基复合材料紧固件的强韧性，进而提高螺柱的抗剪切性能和拉伸性能。然而，孔隙分布、相组成及其分布、纤维含量与纤维铺层方式等对CMC-SiC紧固件力学性能的影响未进行深入研究。因此，CMC-SiC紧固件显微结构设计是未来设计新型高性能CMC-SiC紧固件的重点和难点；(4) CMC紧固件在振动、冲击或交变的热载荷下易发生松弛失效，降低了CMC-SiC整体装配结构的稳定性和可靠性。优化紧固件结构设计、控制预紧力、优化工艺是未来提高CMC紧固件的抗振动性的重点途径；(5) 阐明热处理温度和时间对CMC-SiC螺栓性能的下降规律，对分析高温氧化对C/SiC螺栓的损伤和失效机制具有重要意义，可对建立高温氧化环境下的CMC-SiC连接结构的设计提供依据；(6) CMC紧固件失效的表征评价，下一步的发展方向是原位监测，以及利用损伤微观参数和损伤特征研究损伤程度。传统的表征CMC失效的研究方法是研究其破坏后的失效方式，从而推断损伤演化过程和破坏机制。但是，该方法无法充分获取破坏过程中的重要信息，限制了对紧固件损伤行为的深度理解。因此，原位监测是研究CMC紧固件损伤过程的重要手段。在此过程中，夹具设计、数据采集和信号评估将成为重要环节。此外，对CMC紧固件建立有限元模型进行损伤行为的数值模拟可使其失效机制更加全面；(7) CMC紧固件的连接性能影响因素包括陶瓷基复合材料性能、CMC紧固件静态力学性能和耐高温性能、被连接构件产生的侧向约束、几何效应和载荷环境。其中，陶瓷基复合材料性能的提升需要在纤维类型、增强体结构形式、铺层方向、致密化工艺和初始材料缺陷方面进行深入研究。CMC紧固件制备技术的发展是未来提升其静态力学性能和耐高温性能的关键因素。配合关系、钉载分配、拧紧力矩、预紧面积、补偿垫片和接触面摩擦是影响被连接构件产生的侧向约束的重要因素，也是未来提高CMC紧固件连接性能的重要途径。几何效应包括连接板长度几何尺寸效应、螺栓直径与板厚比、试样宽度与孔直径比、孔端距与孔直径比、螺孔形状、螺孔质量和螺孔位置误差。CMC紧固件的松弛失效行为可对静载荷、动态载荷、疲劳载荷和蠕变载荷等载荷环境产生响应，降低了CMC紧固件的连接性能，不利于连接结构的稳定性的保持。未来提升CMC紧固件连接性能的具体方法可从上述影响因素入手。此外，相比于单一的纯粘接接头，适当选择粘接材料与接头中的CMC螺栓或铆钉相结合，可显著提高静力和疲劳强度；(8) CMC-SiC焊接强度低于CMC-SiC层间剪切强度；CMC-SiC机械连接(螺栓/铆钉) 强度低于CMC-SiC面内剪切强度。CMC-SiC混合连接强度低于CMC-SiC拉伸强度。总体而言，混合连接强度的断裂能最高，焊接强度的断裂能最低，机械连接强度居中，这与CMC-SiC连接结构开裂时的应变能释放率相关。另外，CMC紧固件的制造、设计和评估规范尚未被建立，CMC-SiC机械连接结构设计准则也未被建立， 构件的连接成为CMC飞行结构研制中的薄弱环节。综合以上两方面，如何提高依靠CMC紧固件实现的机械连接的强度是未来设计与CMC-SiC工艺特点相匹配的紧固系统需关注的。未来，CMC-SiC紧固件的发展方向是：设计制备耐高温、高强韧性和抗振动性的新型CMCSiC紧固件及与CMC-SiC工艺特点相匹配的紧固系统。关键和难点是CMC-SiC紧固件显微结构设计。声 明：文章内容来源于马雪寒 先进陶瓷复合材料，仅作分享，不代表本号立场，如有侵权，请联系小编删除，谢谢！关注官微
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