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徑棒法編織C/C復(fù)合材料高溫拉伸性能研究

發(fā)布時間:2021-02-22 11:07
  采用化學(xué)氣相沉積、瀝青浸漬-高壓碳化混合致密工藝向徑棒法編織的預(yù)制體內(nèi)引入基體碳,實現(xiàn)高密度(≥1.94g/cm3)炭/炭復(fù)合材料制備。利用快速通電加熱測試技術(shù),模擬C/C復(fù)合材料的高溫工作環(huán)境,研究不同溫度下材料的環(huán)向拉伸性能。結(jié)果表明:在2 300℃時,材料拉伸強度最大(80.3 MPa),斷裂應(yīng)變隨著溫度的升高而增加。采用掃描電鏡對試樣及斷口形貌進行觀察,發(fā)現(xiàn)測試溫度、機加損傷及試樣過渡區(qū)應(yīng)力集中影響材料斷裂特征。溫度為1 800℃、2 300℃時材料在過渡區(qū)斷裂;溫度為2 800℃時,材料在標距區(qū)發(fā)生破壞,纖維與基體界面結(jié)合強度低,纖維拔出多,表現(xiàn)出假塑性斷裂特征。 

【文章來源】:材料導(dǎo)報. 2017,31(S1)北大核心

【文章頁數(shù)】:4 頁

【部分圖文】:

徑棒法編織C/C復(fù)合材料高溫拉伸性能研究


圖1徑棒法編織C/C預(yù)制體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1Theschemesoftheradialrodmulti-dimensional

高溫測試,標準試樣


1)。1.2致密化對預(yù)制體高溫預(yù)處理后,采用化學(xué)氣相沉積、瀝青浸漬-高壓碳化混合致密工藝引入炭基體進行致密化,期間進行石墨化處理(2500℃),高壓碳化后密度達到1.94g/cm3即完成致密,最后機加為測試試樣。1.3高溫拉伸性能實驗西安航天復(fù)合材料研究所引進INSTRON5982萬能試驗機,利用C/C復(fù)合材料的導(dǎo)電特性,采用試樣通電加熱的方式,使試樣快速達到測試溫度[8-9]。試驗機配有西安交通大學(xué)開發(fā)的數(shù)字散斑測試系統(tǒng),利用試樣(見圖2)發(fā)亮的臺階與灰暗背景對比作為特征標記,測試兩臺階間應(yīng)變,用以表征試樣應(yīng)變[10]。圖2高溫測試標準試樣Fig.2Hightemperatureteststandardsample根據(jù)C/C復(fù)合材料的實際應(yīng)用情況,選。保福埃啊、2300℃、2800℃作為測試溫度點,加熱到溫度點后,保溫30s,使試樣標距段溫度基本均勻。測試數(shù)據(jù)由試驗機和散斑測試系統(tǒng)同時獲取,生成載荷-位移曲線以及應(yīng)力-點點距離曲線等,根據(jù)測試數(shù)據(jù)計算強度、應(yīng)變、模量。1.4微觀結(jié)構(gòu)的表征利用JSM-6460LV型掃描電子顯微鏡(Scanningelec-tronmicroscope,SEM)觀察機加后試樣表面形貌以及試樣破壞后的斷口形貌。2結(jié)果與討論2.1試樣結(jié)構(gòu)特征圖3為材料機加后試樣形貌,徑向纖維棒清晰可見,橫截面近似為圓形。斜向纖維與軸向纖維相互交叉,穿過纖維棒通道,形成較為疏松的骨架結(jié)構(gòu),纖維棒與纖維束之間填充了大量瀝青炭基體,具有較多的孔洞及裂紋,界面結(jié)合性能差;纖維束內(nèi)部纖維被熱解

結(jié)構(gòu)形貌,試樣,纖維


應(yīng)用情況,選取1800℃、2300℃、2800℃作為測試溫度點,加熱到溫度點后,保溫30s,使試樣標距段溫度基本均勻。測試數(shù)據(jù)由試驗機和散斑測試系統(tǒng)同時獲取,生成載荷-位移曲線以及應(yīng)力-點點距離曲線等,根據(jù)測試數(shù)據(jù)計算強度、應(yīng)變、模量。1.4微觀結(jié)構(gòu)的表征利用JSM-6460LV型掃描電子顯微鏡(Scanningelec-tronmicroscope,SEM)觀察機加后試樣表面形貌以及試樣破壞后的斷口形貌。2結(jié)果與討論2.1試樣結(jié)構(gòu)特征圖3為材料機加后試樣形貌,徑向纖維棒清晰可見,橫截面近似為圓形。斜向纖維與軸向纖維相互交叉,穿過纖維棒通道,形成較為疏松的骨架結(jié)構(gòu),纖維棒與纖維束之間填充了大量瀝青炭基體,具有較多的孔洞及裂紋,界面結(jié)合性能差;纖維束內(nèi)部纖維被熱解炭基體包裹,結(jié)合緊密。從圖3中還可看到,機加后試樣臺階狀過渡區(qū)的纖維棒,軸向、斜向圖3機加后試樣結(jié)構(gòu)形貌Fig.3Thestructureandmorphologyofsamplebymachined纖維束被切斷,部分瀝青炭基體脫落。2.2高溫拉伸性能及損傷2.2.1高溫拉伸性能C/C復(fù)合材料拉伸性能受測試溫度影響,具體結(jié)果如表1所示。表1不同測試溫度下C/C復(fù)合材料的拉伸性能Table1ThetensilemechanicalpropertiesofC/CunderdifferenttesttemperatureTesttem-perature/℃SamplenumberTensilestrength/MPaTensilestrain/%Modulu

【參考文獻】:
期刊論文
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[3]預(yù)制體結(jié)構(gòu)對C/C噴管出口錐材料力學(xué)性能的影響[J]. 張曉虎,李賀軍,郝志彪,崔紅,嵇阿琳.  固體火箭技術(shù). 2006(05)
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本文編號:3045897

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