C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能.pdf

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1、固体火箭技术第35卷第2期JournalofSolidRocketTechnologyVo1．35No．22012炭布叠层穿刺C／C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能①王杰，李克智，郭领军，李贺军，李伟，高全明，李照谦(1．西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072；2．晋西工业集团有限责任公司质量检验中心，太原030027)摘要：以炭布叠层穿刺结构作为预制体，通过热梯度化学气相沉积(TCVI)工艺，制备了C／C复合材料，并沿不同纤维增强方向加工出C／C复合材料螺栓。考虑到机械加工对C／C复合材料性能的

2、损伤，提出了C／C复合材料螺栓力学性能的测试方法，通过自行设计的模具，对所制备连接件的力学性能进行了测试表征，并利用偏光显微镜(PLM)和扫描电子显微镜(SEM)，对C／C复合材料螺栓的微观组织结构及断口形貌进行了分析。结果表明，所制备的螺栓具有较好的抗拉和抗剪能力，沿平行于炭布—l，面方向(向)加工的C／C复合材料连接件具有较高的力学性能，螺柱的抗拉强度和剪切强度分别为52．3MPa和49．8MPa，圆柱销剪切强度为52．2MPa。关键词：炭／炭复合材料；螺栓；连接；力学性能中图分类号：TB332文献标识码：A文

3、章编号：1006—2793(2012)02-0248-05MicrostructureandmechanicalpropertiesofC／CcompositeboltsWANGJie，LIKe—zhi，GUOLing-jun，LIHe-jun。，LIWei，GAOQuan．ming，LIZhao．qian(1．StateKeyLaboratoryofSolidificationProcessing，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xihn710072，China．2．Qua

4、litytestingcenter，JinxiIndustriesGroupCorporation，Taiyuan030027，China)Abstract：Usinglaminatedcarbonclothwithpuncturedcarbonfibersaspreform，highdensi~C／Ccompositeswerepreparedbythermalgradientchemicalvaporinfiltration(TCVI)technology．C／Ccompositesboltswerefabri

5、catedbymachiningprocessingalongdifferentfiberreinforceddirection．ThemethodswereproposedtoevaluatemechanicalpropertiesofC／Ccompositemechanicaljointsandthemechanicalpropertiesweremeasuredbyspecialclamps．Themicrostrnctureandrupturemorphologywereobservedandana—lyz

6、edbypolarizationmicroscope(PLM)andscanningelectronmicroscope(SEM)．TheresultsshowthatC／Ccompositeboltsma—chinedalongthedirectionofcarboncloth(xydirection)havebettermechanicalproperties．ThetensilestrengthandshearstrengthofC／Ccompositeboltsare52．3MPaand49．8MPares

7、pectively．TheshearstrengthofC／Ccompositestraightpinis52．2MPa．Keywords：carbon／carboncomposites；bolts；joining；mechanicalproperty0引言因此，研究开发可靠的连接技术，对C／C复合材料的C／C复合材料是一种新型超高温结构复合材料。应用具有重要意义。由于其具有密度低、比模量高、比强度大、耐高温、耐热C／C复合材料可采用机械连接、扩散连接、钎焊和冲击、生物相容性好等优异性能¨，已用于航空航胶接等进行连

8、接。机械连接主要采用耐熔金属或C／C天、机械制造、生物医学等领域，如固体火箭发动机喷复合材料螺栓等连接件进行连接，这也是目前连接管、喉衬、飞机刹车盘、高温紧固件、人工关节等I4。C／C复合材料的主要方法。然而，对其他几种连接技然而，对大尺寸、形状复杂的C／C复合材料构件的制术国内外学者也进行了大量研究，并逐渐得到更备，存在成本高、周期长、难以一次编织成型等问