C复合材料的抗弯强度及热膨胀性能.pdf

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1、第29卷第3期新型炭材料Vo1．29No．32014年6月NEWCARBONMATERIALSJun．2014文章编号：1007．-8827(2014)03-0169-07弯曲疲劳后4D—C／C复合材料的抗弯强度及热膨胀性能WajedZaman，李克智，李伟，HiraZaman，KhurshidAli(1．西北工业大学材料学院，陕西西安710072；2．InstituteofChemicalSciences，UniversityofPeshawar，KhyberPaktunkhwa，Pakistan)摘要：采用液相浸渍

2、炭化技术，在压力为75MPa下制备出4D—C／C复合材料，并进行高温热处理。研究静态和动态加载条件下，材料沿厚度方向的弯曲性能及断裂行为。结果表明，循环次数达到10x10次、频率为10Hz时，材料的临界弯曲疲劳极限是静态弯曲强度的80％。静态弯曲加载情况下，C／C复合材料失效机制取决于试样底层炭纤维的取向。循环疲劳载荷作用下，其失效机制包括基体开裂、纤维一基体界面弱化及纤维断裂。复合材料在循环加载过程中界面结合强度降低，并释放内应力，故增强了纤维拔出以及复合材料的假塑性，疲劳加载后其剩余弯曲强度增加10％左右，而模量降

3、低。疲劳载荷引起材料基体缺陷和裂纹数量的增加及纤维断裂，削弱了长度方向上的热膨胀，使材料热膨胀系数降低。关键词：C／C复合材料；疲劳；抗弯强度：微观结构；热膨胀中图分类号：TB332文献标识码：A基金项目：高等学校创新引智计划(B08040)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB605806)．通讯作者：李克智，教授．E．mail：likezhi@nwpu．edu．cn作者简介：WajedZaman，博士研究生．E-mail：wajedzaman@yahoo．comFlexuralstrengthand

4、thermalexpansionof4Dcarbon／carboncompositesafterflexuralfatigueloadingWajedZaman，LIKe．zhi，LIWei，HiraZaman，KhurshidAli(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，NorthwesternPolytechnicalUnwersity，’an710072，Ch／na；2．InstituteofChemicalSciences，Un~rsityofPeshawar，Khy

5、berPaktunkhwa，Pakistan)Abstract：Afourdirectionalcarbon／carbon(4DC／C)compositewasfabricatedbyfirstusingliquidphaseimpregnationcarboni—zafion(LPIC)，followedbyhotisostaticpressureimpregnationandcarbonization(HIPIC)at75MPa，andfinallyhightemperaturetreatment．Theflexu

6、ralpropertiesandfracturebehaviorofthecompositewereinvestigatedinthethrough—thicknessdirectionunderstaticandfatigueloading．Thecriticalfatiguelimitofthecompositewas80％ofthestaticflexuralstrengthforonemillionloadingcyclesat10Hz．Thefailuremechanismofthecompositeunde

7、rstaticflexuralloadingwasdependentontheorientationofthecarbonfibersinthetestedspecimen．Cyclicfatigueloadingdecreasedtheintefacialbondingstrengthandreleasedtheinherentstressesinthecomposite，whichincreasedfiberpull-out，enhancedpseudo—ductilityandincreasedtheresidu

8、alstaticflexuralstrengthattheexpenseofadecreaseintheflexuralmodulus．Thefatigueloadingincreasedthenumberofnoncriticalmatrixcracks，increasedintefa—cialdebonding，andcaus