吴小军
,
乔生儒
,
侯军涛
,
韩栋
,
李玫
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.04.006
真空条件对2D-C/SiC复合材料在1300℃和1500℃进行了高温拉伸蠕变试验,蠕变进行到0、0.5h、2h、10h、25h、50h中断试验,用SEM观察表面形貌,用盒维数法计算试样表面裂纹的分形维数;同时测量试样的弹性模量.结果表明,由于2D-C/SiC特有的蠕变损伤形式,所形成的损伤尺度都较短,其分形维数介于0～1之间.用分形维数和弹性模量衰减都可表征2D-C/SiC的蠕变损伤,两种损伤参量所描述的蠕变损伤总的发展趋势基本一致,即蠕变开始阶段损伤发展较快,随后进入缓慢发展的第二阶段.在第二阶段中,分形维数表征的损伤持续单调增加;而用弹性模量衰减表征的损伤在该阶段出现先下降随后升高的现象.以基体裂纹为主要损伤形式的条件下,分形维数主要反映蠕变试样局部的损伤,而弹性模量衰减反映的是蠕变试样整体的损伤.
关键词:
2D-C/SiC
,
拉伸蠕变
,
损伤
,
分形维数
,
弹性模量
侯军涛
,
乔生儒
,
韩栋
,
吴小军
,
李玫
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2006.05.010
研究了具有双边对称圆弧缺口(试样厚3 mm宽4 mm,缺口半径2 mm,缺口深0.6 mm)的二维正交编织C/SiC试样在室温空气中与高温真空下拉伸行;测量了拉伸过程中的应力、应变、初始模量和电阻;并用SEM观察断口.结果表明,2D-C/SiC材料除室温下缺口试样的拉伸强度低于光滑试样外,高温下两者基本相当,两者都随温度的升高变化也基本一致.高温下缺口试样拉伸强度与光滑试样相当说明,该材料对应力集中不敏感;室温时对应力集中敏感.缺口试样的断裂应变要远小于光滑试样的断裂应变.2D-C/SiC材料缺口试样基体裂纹开裂应力随着试验温度的上升逐渐增加.缺口试样的相当模量高于同一温度下光滑试样的弹性模量,两者都随着试验温度上升而增加,在1 100℃达最大值,然后开始下降.电阻表征的损伤大体上随载荷增加而增加,1 300℃和1 500℃条件下,较小载荷范围内有下降现象.从室温到1 500℃,所有断口中与载荷方向垂直的纤维束断裂面平整,平行于载荷方向的纤维束断面参差不齐.2D-C/SiC复合材料总体上仍属于脆性断裂,局部上有纤维或纤维束内小的纤维集团拔出,吸收了较多的能量,存在增韧机制.
关键词:
缺口
,
2D-C/SiC
,
高温拉伸
,
电阻
,
损伤
侯军涛
,
乔生儒
,
张程煜
,
张跃冰
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(08)60046-3
3D-C/SiC复合材料试样在空气介质中600℃、900℃和1300℃热曝露不同时间后,采用三点弯曲法测试了以室温弯曲弹性模量表征的损伤变化规律,并进行了SEM和EDS分析.结果表明:3D-C/SiC在热曝露15 h后,损伤变化可分为急剧上升(阶段Ⅰ)和平稳上升(阶段Ⅱ)两个阶段.阶段Ⅰ归因于炭纤维和炭层界面在空气中的直接氧化,阶段Ⅱ由复合材料内部氧的扩散所致.在复合材料制备过程的冷却阶段,因基体和炭纤维热膨胀系数不同所产生的基体微裂纹提供了氧化反应的表面与氧扩散的途径.在同一热曝露时间下,损伤随温度的上升而减少的原由可能是由于高温下裂纹收缩导致氧化表面减少,并降低氧向复合材料内扩散所致.
关键词:
3D-C/SiC
,
热曝露
,
损伤
,
弯曲性能
侯军涛
,
乔生儒
,
韩栋
,
吴小军
,
李玫
材料导报
研究了二维正交编织C/SiC双边对称圆弧缺口试样室温和高温真空的拉拉疲劳行为,正弦波疲劳应力比R=0.1,频率60Hz,循环基数106次.循环到规定周次停机,测量试样的共振频率、电阻,并进行SEM观察.结果表明,2D-C/SiC复合材料缺口试样拉-拉疲劳的S-N曲线非常平坦,其疲劳极限是同温度下缺口试样拉伸强度的80%～90%,光滑试样和缺口试样的疲劳极限比值与理论应力集中系数基本相同.缺口试样在疲劳过程中,电阻表征损伤与模量表征损伤的规律基本一致.在疲劳试验初期阶段,缺口附近损伤发展很快,主要表现为产生大量与加载方向垂直的裂纹,随着疲劳次数的增加,损伤发展减缓,但损伤形式逐渐增多,缺口附近与加载方向垂直的裂纹数量明显多于平行加载方向的裂纹数.讨论了电阻表征损伤和模量表征损伤之间的关系.
关键词:
缺口
,
2D-C/SiC
,
拉-拉疲劳
,
损伤
,
电阻
,
共振频率
