基于数字散斑技术的炭/炭复合材料高温应变测量

主要介绍了炭/炭(C/C)复合材料在高温下(最高至2 600℃)利用数字散斑技术进行的应变测量。试样表面喷涂钨粉作为目标散斑。在试验环境箱中将试样升温至试验温度。在拉伸过程中,对C/C复合材料试样及喷涂其上的钨粉散斑进行窄带滤光,并对滤除炭纤维发出光线后的图像进行采集,对图像中的散斑点进行计算区域的选取,通过散斑点的位移来确定试样在散斑喷涂区域内材料的变形,进而得到在2 600℃温度条件下试样有效段的应变。测量结果表明,该方法可直观准确地反映出C/C复合材料试样在2 600℃应变状态,对于需要测量的关键点可实现重点跟踪,动态测量出该点在任意时刻任意位移的应变。该测试方法精度高,并可应用到不同受力方向的应变测试场合。

径棒法编织C/C复合材料高温拉伸性能研究

采用化学气相沉积、沥青浸渍-高压碳化混合致密工艺向径棒法编织的预制体内引入基体碳,实现高密度(≥1.94g/cm3)炭/炭复合材料制备。利用快速通电加热测试技术,模拟C/C复合材料的高温工作环境,研究不同温度下材料的环向拉伸性能。结果表明:在2 300℃时,材料拉伸强度最大(80.3 MPa),断裂应变随着温度的升高而增加。采用扫描电镜对试样及断口形貌进行观察,发现测试温度、机加损伤及试样过渡区应力集中影响材料断裂特征。温度为1 800℃、2 300℃时材料在过渡区断裂;温度为2 800℃时,材料在标距区发生破坏,纤维与基体界面结合强度低,纤维拔出多,表现出假塑性断裂特征。

针刺C/C复合材料高温剪切强度研究

利用快速通电加热技术,模拟针刺C/C复合材料的高温工作环境;运用双槽口剪切试验方法对材料在不同温度下的剪切强度进行研究;通过扫描电子显微镜观察试样断口形貌;采用红外测温技术测定了试样槽口及剪切截面温度。结果表明:材料剪切强度在一定范围内随温度升高而增加,1 800℃时剪切强度达到最大(35.6 MPa);针刺C/C复合材料室温下的主要破坏形式为纤维拔出及断裂,而高温下纤维与基体界面结合强度高,纤维拔出少,发生脆性断裂;随着温度升高,电流增大,槽口与剪切截面温差增大,较大的热应力及电流烧损使得材料在2 300℃时的剪切强度显著降低。