sic_sic复合材料力学性能的高温稳定性研究

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1、中图分类号：TB332论文编号:102870218-S057学科分类号：082502硕士学位论文SiC/SiC复合材料力学性能的高温稳定性研究研究生姓名韩笑学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向结构强度振动可靠性指导教师宋迎东教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonHighTemperatureStabilityofMechanicalProper

2、tiesofSiC/SiCCompositesAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyHanXiaoAdvisedbyProf.SongYingdongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航

3、天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要SiC/SiC复合材料由于其比模量高、比强度高、耐高温性能优良等特点，目前已成为新一代航空发动机热端部件的重要候选材料。然而，长时间处于高温环境下，SiC/SiC复合材料的组成、结构以及性能会发生改变。因此，探究高温无氧环境下SiC/SiC材料的稳定性，将为进一步研究航空发动机实际燃烧环境下材料的性能变化提供重要

4、参考。本文首先对SiC/SiC复合材料在1200~1500℃氩气保护环境下进行50小时的高温处理。采用X射线衍射仪（XRD）、带有能谱分析仪（EDS）的扫描电镜（SEM）对高温处理前后纤维和复合材料的晶体结构、表面和拉伸断口进行观察和元素分析。然后采用自行搭建的单纤维拉伸实验系统测量了高温处理前后纤维的拉伸强度，获得了纤维强度分布规律。采用电子拉伸试验机（ETM）测量了SiC/SiC小复合材料的拉伸强度，获得了应力应变响应曲线。采用自行搭建的陶瓷基复合材料（CMCs）裂纹实时观测系统对不同拉伸应力水平下裂纹的变化进行了观测和统计。基于剪滞模型，建立轴向拉伸应力应变曲线的初始

5、斜率、第二线性段斜率和截距的理论值与细观参数之间的关系，并将理论值与实验值进行比较，从而识别出材料的细观力学参数。最后，建立了描述单向CMCs在轴向拉伸过程中基体开裂、界面脱粘、滑移以及纤维失效等细观损伤模式的一维强度模型。并将不同温度处理后的材料组分参数带入强度模型，预测了其应力应变曲线和拉伸强度，预测结果与实验吻合较好，说明本文的强度模型是合理的。关键词：SiC/SiC复合材料，高温无氧处理，晶体结构，微观结构，宏细观力学参数，参数识别，强度模型ISiC/SiC复合材料力学性能的高温稳定性研究ABSTRACTDuetoitshighspecificmodulus,hig

6、hspecificstrengthandhightemperatureresistance,SiC/SiCcompositehasbecomeanimportantcandidatematerialforthehotcomponentsofaeroengineofthenewgeneration.However,thecomposition,structureandpropertiesofSiC/SiCcompositeswillchangeunderthehightemperatureenvironmentforalongtime.Therefore,exploringt

7、hehightemperaturestabilityofSiC/SiCmaterialsunderhightemperatureandanaerobicenvironmentwillprovideimportantreferencesforfurtherresearchontheperformancechangesofaero-engineundertheactualcombustionenvironment.Xraydiffractometer(XRD),scanningelectronmicroscopy(SE