热震对 2D-C/C 复合材料弯曲强度的影响
李龙 1,3 曾燮榕 2,3 李贺军 1 邹继兆 1,3 王明福 1,3 熊信伯 1
1. 西北工业大学材料科学与工程学院 西安 710072 2. 深圳大学理学院材料系 深圳 518060 并采用扫描电 深圳 518060 3. 深圳市特种功能材料重点实验室 摘 要
本文探讨了不同温度范围内热震对 2D-C/C 复合材料弯曲强度的影响 纤维与基体界面结合良好 微裂纹及孔隙的分布 弯曲强度 无裂纹或脱粘 数量
镜及力学性能测试对试样的组织结构 弯曲强度进行了分析研究 结果表明 热震前后 C/C 试 样组织结构无明显变化 随着热循环次数的增加 C/C 试样的弯曲强度在一定范围内呈现先升高后降低的趋势 这是由于 C/C 复合材料固有特性 以及热震前后试样中残余应力 关键词 C/C 复合材料 热震 尺寸的变化所导致的
1 前言
C/C 复合材料作为一种优异的高温结 构材料而被广泛应用于航空 航天领域 如发动机高温结构部件 第四代战斗机尾 喷管等[1] 这些高温结构部件在服役过程 中不仅要承受一定的外载荷 同时还要经 受温度的急剧变化 热震是指环境或介质 温度发生急冷急热的骤变 材料承受温度 骤变而不至于破坏的能力称为抗热震性或 热稳定性 材料的抗热震性是其力学性能 和热学性能的综合体现[2] 因此 研究热 震对 C/C 复合材料力学性能的影响 可为 综合评价 C/C 高温结构部件的使用寿命及 发现和改善这些部件的不足之处奠定理论 基础 具有重要的实用价值 C/C 复合材料仍属脆性材料范畴 是 一种非均质 多相的各向异性材料 其断 裂过程比均质的各向同性性材料复杂的 多 它在弯曲破坏过程中存在压缩破坏 剪切破坏和拉伸破坏三种形式 由此可见 弯曲性能可以较全面地反映出 C/C 复合材 料静态综合力学性能的优劣 因此 本文 ______________
作者简介 李龙 1975男 河南郑州人
选用弯曲强度为评价指标 重点研究了热 震对 C/C 复合材料力学性能的影响及其规 律
2 试验方法
2.1 试样的制备 将 2D-C/C 复合材料 密度 1.81g/ 3 cm 切割成 55 6 3mm3 的长条试样 清洗并烘干 由于 2D-C/C 复合材料沿 X Z 方向上的力学性能各异 因此 制样时 要求所有试样具有相同的纤维取向 以保 证数据的可比性 2.2 氧化试验 所有试样分成 11 组 其中一组不进 行热震试验 留做原始试样 每组 4 根 热循环实验的温度范围分别为 850 室温和 1300 室温 各温度范围所选 的热循环次数均相同 分别为 10 20 30 40 50 次 高温下放入试样 保温后取出 试样空冷至室温 然后再将试样放入高温 炉中 如此循环 热震试验在氧化铝管式 炉中进行 采用惰性气氛保护 试样失重 率均控制在 1%以下
博士研究生
主要从事碳/碳复合材料抗氧化研究
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alan_lee2000@sina.com, Tel: +86-755-26558892, Fax: +86-755-26557459
a
原始试样 图1 热震试样为 1300 室温热循环 50 次
b C/C 试样热震前后横截面的 SEM 照片
热震试样
100
100
80
80
弯曲强度/MPa
60
弯曲强度/MPa
0 10 20 30 40 50
60
40
40
20
20
0
0 0 10 20 30 40 50
热循环 次数
热循环 次数
a
850
室温 图2
b
1300

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