采用化學(xué)氣相滲透工藝制備平紋SiC/SiC復(fù)合材料,利用X射線CT無損檢測技術(shù)研究紡織陶瓷基復(fù)合材料拉伸損傷演化與失效機理.制備了第3代SiC纖維增韌平紋疊層SiC/SiC狗骨狀試件.研制了CT原位拉伸測試儀,完成了納米X射線CT原位拉伸試驗,對CT掃描三維重建圖像和掃描電鏡照片進行了分析.結(jié)果表明:納米X射線CT原位試驗?zāi)軌蚪沂静牧侠鞊p傷演化過程.平紋SiC/SiC復(fù)合材料單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)明顯的非線性特征,損傷萌生于非線性變化階段.首先,出現(xiàn)基體橫向開裂,并隨著拉力的增加逐漸擴展.其次,出現(xiàn)層間基體開裂和纖維束基體縱向開裂,并逐漸擴展至纖維束寬度.最后,拉伸方向纖維斷裂,材料失效,大多基體橫向裂紋閉合,但縱向纖維束與束間基體分離嚴(yán)重,斷口參差不齊,有明顯的纖維拔出現(xiàn)象. 

【文章來源】：上海交通大學(xué)學(xué)報. 2020,54(10)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

試驗件形狀與尺寸(mm)

CVI工藝制備平紋SiC/SiC復(fù)合材料的過程中,反應(yīng)氣體和氣態(tài)產(chǎn)物的傳輸主要通過擴散來實現(xiàn),但是由于材料預(yù)制體表面反應(yīng)氣體濃度高、基體沉積速率較快,容易造成氣體出口封閉,內(nèi)部氣體來不及排出,使得材料內(nèi)部存在大量初始孔隙缺陷[32].圖2為平紋SiC/SiC復(fù)合材料橫截面微觀形貌,可觀察到材料內(nèi)部孔隙與纖維.按材料孔隙的大小和位置可將孔隙分為兩類:一類主要分布于纖維束內(nèi)部,相鄰纖維之間,體積較小,稱之為纖維束內(nèi)微孔隙;另一類主要存在于纖維束之間,體積較大,稱之為纖維束外大孔洞.圖3為利用納米X射線CT掃描得到的材料三維重建圖像.微孔隙沿著纖維走向呈現(xiàn)條狀分布,體積較小但數(shù)量巨大,孔隙之間相互獨立并不連通.大孔洞是平紋SiC/SiC復(fù)合材料的主要缺陷形式,占缺陷總體積的絕大部分,主要分布在纖維束之間,呈面狀分布,并相互交叉和連通(圖3(d)).圖3 X射線CT掃描三維重建圖像

X射線CT掃描三維重建圖像


本文編號：3219996