SiCf-TC17復(fù)合材料界面微觀組織及性能研究.pdf

1、連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比模量，同時具有良好的高穩(wěn)性能和疲勞性能，用于制作葉片及機(jī)匣等航空零部件，是未來整體葉環(huán)的重要組成部分，減重的同時也提高了飛行效率，必將引起發(fā)動機(jī)設(shè)計的巨大變革。
　　本文采用的材料是通過纖維涂覆結(jié)合熱等靜壓的工藝制備的SiCf/TC17復(fù)合材料，使用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、電子探針、能譜儀及納米壓痕儀對450℃下短時熱暴露狀態(tài)下的SiCf/TC17復(fù)合材料的微觀組織、界面成分、元素擴(kuò)散及

2、微觀力學(xué)性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，450℃下短時熱暴露對基體組織影響不明顯，對材料的熱穩(wěn)定性影響不大，材料各部位的顯微硬度和彈性模量無明顯變化，化學(xué)反應(yīng)擴(kuò)散是反應(yīng)層形成的主要原因，界面反應(yīng)層遵循Arrhennius定律。
　　有限元模擬界面殘余應(yīng)力的結(jié)果顯示:纖維體積分?jǐn)?shù)的增大會導(dǎo)致界面處環(huán)向殘余應(yīng)力值增大而徑向殘余應(yīng)力值減小;C涂層及反應(yīng)層厚度的變化對環(huán)向應(yīng)力影響小而對徑向應(yīng)力影響大;環(huán)向最大應(yīng)力處在0°和60°處，大小為572

3、 MPa，最小應(yīng)力在30°和90°處，大小為523 MPa;徑向應(yīng)力隨角度的變化幅度是要大于環(huán)向應(yīng)力的，最大應(yīng)力在30°和90°處，大小為188 MPa，最小應(yīng)力在0°和60°處，大小為82 MPa。兩向應(yīng)力都是在界面處是最大的，在兩根纖維的中間位置最小。
　　SiCf/TC17復(fù)合材料室溫拉伸與高溫拉伸的斷裂過程相似，不同之處在于高溫拉伸斷裂過程的纖維拔出及脫粘的出現(xiàn)情況多于室溫拉伸;高溫疲勞斷裂過程中疲勞源一般在包套與復(fù)材的結(jié)