杜双明,乔生儒

(1西安科技大学材料科学与工程学院,西安710054;2西北工业大学超高温复合材料实验室,西安710072)

3D-Cf/SiC复合材料在1500℃的拉-拉疲劳行为

杜双明1,乔生儒2

(1西安科技大学材料科学与工程学院,西安710054;2西北工业大学超高温复合材料实验室,西安710072)

在1500℃,10-4Pa真空中,采用应力比0.1和0.5,频率60Hz和20Hz的正弦波对三维编织炭纤维增强碳化硅基复合材料(3D-Cf/SiC)进行了拉-拉疲劳实验,利用SEM和 HRTEM分别观察了疲劳试样的断口形貌和热解炭界面相的微结构。结果表明:若取循环基数为106次,当应力比为0.1时,20Hz和60Hz的疲劳极限分别是230MPa和240MPa,约为抗拉强度的88%和92%;当应力比为0.5时,60Hz的疲劳极限是230MPa,约为抗拉强度的88%。应力比低、加载频率高、循环周次多的断口粗糙度大,纤维(束)拔出较长。纳米尺度的热解炭界面相变形明显,由平直状变为卷曲状。

3D-Cf/SiC复合材料;高温拉-拉疲劳;界面;疲劳损伤

炭纤维三维编织体增韧碳化硅复合材料(3D-Cf/SiC)以其优良的高温力学性能在航空航天领域具有很大的应用潜力,最有希望成为满足1500℃及以上温度使用的超高温结构材料[1]。随着3D-Cf/SiC复合材料的开发与应用,超高温疲劳强度将成为热端结构件设计中的重要指标,因此对其超高温疲劳性能的研究显得非常迫切。过去几年来,国内外对炭纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的疲劳行为进行了许多研究,已有研究[2-8]表明,纤维编织方式、复合材料的制备工艺以及疲劳实验参数等对C/SiC复合材料的疲劳特性和疲劳损伤形式均产生较大影响,3D-C/SiC复合材料具有比2D-C/SiC和2.5D-C/SiC复合材料更高的疲劳抗力,疲劳温度对C/SiC复合材料的疲劳行为产生较大影响。……