三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料弯曲性能及损伤机制
2021-01-06杨甜甜邱海鹏王晓猛张典堂
纺织学报 2020年12期
杨甜甜,王 岭,邱海鹏,王晓猛,张典堂,钱 坤
(1. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡 214122;2. 航空工业复合材料技术中心,北京 101300)
碳化硅纤维增强碳化硅基体(SiCf/SiC)复合材料因其具有高比强度、高比模量、耐高温、抗蠕变、抗腐蚀、耐磨损和抗氧化等优异性能[1-2],且有效克服了纯陶瓷纤维脆性大、断裂韧性低和抗冲击性能差的缺陷[3],已成为航空发动机燃烧室/加力燃烧室、涡轮导叶、内涵道和尾喷管等热端高温部件的理想候选材料[4]。连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备一般包括纤维预制件的编织、界面层的制备和基体致密化等步骤[5],研究表明预制体结构对陶瓷基复合材料的性能有显著影响[6]。目前,用于航空热端高温部件陶瓷基复合材料的纺织结构主要包括:一维单向、二维平纹/斜纹、正交三向/三维编织和缝合等[7]。
近年来,国内外研究人员对不同编织结构增强SiCf/SiC复合材料的力学性能进行了大量的研究。蒋丽娟等[6]以不同预制体结构作为骨架制备SiCf/SiC复合材料,并研究其拉伸性能,由于三维五向复合材料增加了受力方向的纤维含量,限制了纤维的偏移,因此,三维五向SiCf/SiC复合材料的拉伸性能优于三维四向的;谢巍杰等[7-8]利用前驱体浸渍热解法(PIP)制备三维SiCf/SiC复合材料,并研究其在高温下的剪切性能以及弯曲性能。在极端环境下,材料的受力损耗主要表现为受极端环境的氧化侵蚀。陈明明等[9]分析了平纹叠层SiCf/SiC复合材料在室温和高温(1 200 ℃)下的单轴拉伸宏观力学性能,并分析了其微观损伤模式,揭示了高温下的损伤机制;……
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