SiC/SiC復(fù)合材料典型硅碳棒性能評(píng)價(jià)研究
2023-09-07 16:51:13 點(diǎn)擊：
為了使硅碳棒SiC/SiC復(fù)合材料熱端部件(如燃燒室火焰筒、導(dǎo)向葉片、尾噴管部件等)能適應(yīng)更高的工作溫度，通常需在其表面加工氣膜冷卻孔，以形成一層冷卻氣膜;此外，為了滿足部件安裝的需要，則會(huì)加工安裝孔以使其與其他部件連接在一起。孔的存在不可避免地破壞了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，尤其是開孔處的纖維呈斷裂狀態(tài)，局部承載能力會(huì)發(fā)生變化，因此需要通過拉伸測(cè)試來評(píng)估孔對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響;開孔同時(shí)一也使局部纖維、界面層暴露在外，當(dāng)硅碳棒試樣長(zhǎng)時(shí)間處于高溫氧化環(huán)境時(shí)，環(huán)境介質(zhì)進(jìn)人復(fù)合材料基體內(nèi)部的可能性大大增加，從而加速了材料性能的退化。由于發(fā)動(dòng)機(jī)部件處于高溫、加載、長(zhǎng)時(shí)、有氧等特點(diǎn)的服役環(huán)境中，故可通過高溫有氧環(huán)境下的疲勞或蠕變測(cè)試來探究孔對(duì)復(fù)合材料性能的影響程度。
開孔硅碳棒的孔的設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括孔數(shù)量、開孔角度、孔排布方式及孔徑等。如研究了不同開孔數(shù)量及角度對(duì)SiC/SiC復(fù)合材料室溫拉伸性能的影響，兩組試驗(yàn)件的開孔數(shù)量分別為14個(gè)和3個(gè)(孔徑為1. 1mm)，其孔中心線與加載方向的夾角分別為900或300，試驗(yàn)過程中采用數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)技術(shù)和聲發(fā)射(AE)技術(shù)對(duì)硅碳棒試樣的斷裂行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)(如圖1所示)。測(cè)試結(jié)果表明，與無孔硅碳棒試樣相比，兩種開孔硅碳棒試樣的比例極限強(qiáng)度沒有變化，說明復(fù)合材料基體裂紋的萌生幾乎不受孔的影響;但斷裂強(qiáng)度存在一定差異，30?？坠杼及粼嚇拥臄嗔褟?qiáng)度變化不大，90。孔硅碳棒試樣的強(qiáng)度降低了10%;第五次顯著聲發(fā)射事件發(fā)生的應(yīng)力基本相當(dāng)，表明該參數(shù)下孔未對(duì)復(fù)合材料硅碳棒試樣造成明顯的應(yīng)力集中效應(yīng)。zsrider.com
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