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SiC/SiC复合材料典型硅碳棒性能评价研究

2023-09-07 16:51:13     点击:

       为了使硅碳棒SiC/SiC复合材料热端部件(如燃烧室火焰筒、导向叶片、尾喷管部件等)能适应更高的工作温度,通常需在其表面加工气膜冷却孔,以形成一层冷却气膜;此外,为了满足部件安装的需要,则会加工安装孔以使其与其他部件连接在一起。孔的存在不可避免地破坏了复合材料结构的连续性,尤其是开孔处的纤维呈断裂状态,局部承载能力会发生变化,因此需要通过拉伸测试来评估孔对复合材料力学性能的影响;开孔同时一也使局部纤维、界面层暴露在外,当硅碳棒试样长时间处于高温氧化环境时,环境介质进人复合材料基体内部的可能性大大增加,从而加速了材料性能的退化。由于发动机部件处于高温、加载、长时、有氧等特点的服役环境中,故可通过高温有氧环境下的疲劳或蠕变测试来探究孔对复合材料性能的影响程度。

       开孔硅碳棒的孔的设计参数主要包括孔数量、开孔角度、孔排布方式及孔径等。如研究了不同开孔数量及角度对SiC/SiC复合材料室温拉伸性能的影响,两组试验件的开孔数量分别为14个和3个(孔径为1. 1mm),其孔中心线与加载方向的夹角分别为900或300,试验过程中采用数字图像相关(DIC)技术和声发射(AE)技术对硅碳棒试样的断裂行为进行监测(如图1所示)。测试结果表明,与无孔硅碳棒试样相比,两种开孔硅碳棒试样的比例极限强度没有变化,说明复合材料基体裂纹的萌生几乎不受孔的影响;但断裂强度存在一定差异,30。孔硅碳棒试样的断裂强度变化不大,90。孔硅碳棒试样的强度降低了10%;第五次显著声发射事件发生的应力基本相当,表明该参数下孔未对复合材料硅碳棒试样造成明显的应力集中效应。www.zbqunqiang.cn

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