微结构对轴编C/C复合材料界面力学性能的影响①
2011-08-31杨月城史宏斌
固体火箭技术 2011年6期
高 波,唐 敏,杨月城,史宏斌
(1.第二炮兵工程学院,西安 710025;2.西安航天动力技术研究所固体火箭发动机燃烧、热结构与内流场国防科技重点实验室,西安 710025)
0 引言
C/C复合材料是一种先进的抗烧蚀复合材料,因其力学和热物理特性较好地符合固体发动机的热结构要求,而被世界各国作为固体火箭发动机喉衬的首选材料。界面作为C/C复合材料的纤维束和基体的连接相,其性能差异对材料宏观性能影响明显,而造成界面性能差异的原因在于在C/C材料的成型、加工过程中所产生的界面微裂纹、孔洞以及界面脱层等微观缺陷。研究微结构特征和界面性能及材料宏观性能的相关性,可为C/C复合材料的性能改进提供指导,具有重要意义。
国内外学者采用了多种不同的测试手段、分析方法,对炭纤维增强复合材料的界面性能进行了分析、模拟及计算。文献[1]认为,纤维增强陶瓷基复合材料的韧性不仅受纤维和基体控制,而且受到二者结合界面的影响,最强的界面并不意味着最高的韧性,相对弱的界面在纤维断裂时,常能提高纤维的滑移能力。陈腾飞[2]研究了基体炭结构对C/C复合材料界面性能的影响,认为粗糙层热解炭与炭纤维间的界面强度比光滑层热解炭的高,而树脂炭和沥青炭由于与炭纤维间存在化学键合,因而界面强度较高。Hatta[3]等测试了C/C复合材料在拉、压和剪切条件下的界面剪切性能。Serge Zhandarov[4]运用微观力学测试方法,研究了纤维增强复合材料的界面强度测试方法,形成了单丝纤维拔出和微脱粘技术,并形成了评估界面摩擦力的分析模型。……
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