陶瓷基复合材料力学行为研究进展.pdf

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1、论坛FORUM陶瓷基复合材料力学行为研究进展ResearchProgressofMechanicalBehaviorsofCeramicMatrixComposites西北工业大学力学与土木建筑学院王波矫桂琼杨成鹏郭洪宝李潘以C/SiC和SiC/SiC复合材料为典型代表的连续纤维增韧陶瓷基复合材料，因为其在高温环境下稳定且优异的力学性能，以及类似于金属材料的韧性断裂破坏行为，使得其在某些特定的材料使用领域，如航空航天领域，具有无可替代的重要地位。[1]料；其中连续纤维增韧非氧化物陶用CVI工艺，以T300编织物为预制瓷基复合材料具有最为广阔的应用体，成功制备

2、出了2D、2.5D和3DC/前景。C/SiC和SiC/SiC复合材料由于SiC复合材料；其中，2D平纹编织C/王波具有稳定的高强度C、SiC纤维，又具SiC复合材料的轴向拉伸模量达到了博士、副教授。主要研究方向为复有高模量和抗氧化性能优良的CVI-100GPa，拉伸强度达到了350MPa[2]。合材料力学，研究内容包括陶瓷基复合SiC基体，再加上纤维与基体之间的国防科技大学通过10周期的浸渍材料的损伤本构、失效判据以及连接性能等。热解碳界面层可以保证材料在多重-裂解方法成功制备了三维编织碳损伤机制下表现出良好的韧性破坏，纤维增强碳化硅复合材料[3]。本使其成

3、为了最典型的连续纤维增韧文主要介绍采用CVI工艺制备的连陶瓷基复合材料（CeramicMatrix非氧化物陶瓷基复合材料的代表。此续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料Composites，CMC）具有高比模量、高材料体系主要应用于航空发动机燃（CMC-SiC）的性能表征与评价、性能比强度以及良好的耐高温、耐腐蚀等烧室、导向叶片、尾喷管和航天发动预测、本构关系以及失效判据的研究特点，在航空航天领域具有广阔的发机燃烧室、喷管等高温结构部件。进展情况。展前景。根据增韧方式的不同，陶瓷连续纤维增韧陶瓷基复合材料基复合材料可以分为颗粒、晶须、层的制造方法主要包括化学气相渗透

4、陶瓷基复合材料的力学性能状和连续纤维增韧陶瓷基复合材料；（ChemicalVaporInfiltration，CVI）、表征和评价根据复合材料基体不同，可以分为玻先驱体转化法、先驱体浸渍裂解根据材料自身及其工程应用的璃基、氧化物基和非氧化物基复合材（PIP）等。在国内，西北工业大学利特点，陶瓷基复合材料力学性能表征54航空制造技术·2014年第6期论坛FORUMKeyTechnologyforCeramicMatrixComposites陶瓷基复合材料关键技术及评价主要包括材料在常温、高温环表1材料力学性能参量的ASTM测试方法境下的弹性性能、承载强度以及损

5、伤测试环境试验名称参照标准测得参量失效进程的描述和判断。拉伸试验ASTM-C1275/C1468Et1、Et2、Xt1、Xt2、vt12、Xt31基本力学性能表征压缩试验ASTM-C1358Ec1、Ec2、Xc1、Xc2、vc12、Xc3依据结构使用设计需要，陶瓷基室温面内剪切试验ASTM-C1469G12、S12陶瓷基复合材料复合材料的基本力学性能表征参量层间剪切试验ASTM-C1292S31包括弹性模量和强度两大类。3D、弯曲试验ASTM-C1314Eb、Xb2.5D和2D编织CMC-SiC复合材料高温拉伸ASTM-C1359Et1、Et2、Xt1、Xt

6、2高温高温层间剪切ASTM-C1425S31力学行为研究进展都基本具有正交各向异性特征，其独立的工程弹性常数有9个（3个拉压几个性能参量难以通过试验方法获3DC/SiC复合材料电阻变化规律建弹性模量E1、E2、E3；3个泊松比v12、得。除了室温下得不到的6个性能立了电阻变化率与疲劳周次变化的v23、v31；3个剪切弹性模量G12、G23、参量，由于测试手段和材料氧化等原模型，成功描述了材料在疲劳过程中ResearchProgressofMechanicalBehaviorsofCeramicMatrixCompositesG31），对于两个平面编织角相等的

7、因，高温下还无法测得Xt3、v12、G12、的损伤演化进程。3D陶瓷基复合材料和平纹编织陶瓷S12等。对于上述不能通过试验方法西北工业大学力学与土木建筑学院王波矫桂琼杨成鹏郭洪宝李潘基复合材料，独立的工程弹性常数可获得的性能参量则需要通过建立理陶瓷基复合材料弹性性能和减少为6个。描述陶瓷基复合材料论计算模型进行预测。热物理性能的预测模型的强度参量也有9个（3个拉伸强度2损伤表征1弹性性能Xt1、Xt2、Xt3；3个压缩强度Xc1、Xc2、通过CVI工艺制备的陶瓷基复对于使用连续纤维织物作为增Xc3；3个剪切强度S12、S23、S31），对于合材料内部存在许多

8、原生微裂纹和韧相的复合材料，一般根据织物的重两个平面