纤维增韧陶瓷基复合材料的比例极限应力与残余热应力关系

从细观力学角度分析并建立了纤维增韧陶瓷基复合材料从制备温度冷却到室温过程中产生的残余热应力与复合材料的比例极限应力的关系模型。该模型表明,减少复合材料的残余热应力或提高复合材料的纤维与基体的模量比,均可提高复合材料的比例极限应力。通过单调拉伸实验测试了先驱体浸渍裂解法(PIP)制备的2D SiC/SiC复合材料的比例极限应力,并采用文中建立的比例极限应力与残余热应力关系模型,计算出复合材料SiC基体的残余热应力为-19.5 MPa。分析表明,该结果是合理的。此外,引用了公开文献报道的5种复合材料体系数据,用于验证文中所建立的比例极限应力与残余热应力关系模型的适应性和可靠性,计算结果与实验结果最大误差为18.6%,表明该模型具有较好的适应性和可靠性,可为纤维增韧陶瓷基复合材料的研究提供新思路。

编织密度对2D-SiC_(f)/SiC力学行为的影响与机制

编织陶瓷基复合材料逐渐成为提升航空发动机综合性能的热门材料。材料的失效机制分析为材料/结构的性能设计与优化提供着重要的理论与方法支持。本文针对不同编织密度的2D-SiC_(f)/SiC复合材料开展室温拉伸试验,通过对力学行为、损伤演化进行对比分析,研究编织复合材料的力学行为及内在的损伤机制。结果表明:比例极限应力随着横向纤维束编织密度的增加逐渐降低,纵向纤维束编织密度对比例极限应力影响较小;纵向纤维编织密度较小时,拉伸强度较低,随着纵向编织密度的增加,拉伸强度增大并趋于稳定,横向纤维编织密度的增加,对拉伸强度有一定的弱化作用;根据拉伸应力/应变的演化过程,编织SiC_(f)/SiC复合材料的拉伸过程可以划分为4个典型阶段;缝合孔对材料的拉伸强度有一定弱化作用,需要在材料制备、后处理过程中消除缝合孔的不利影响。