● 摘要
三维编织SiC/SiC复合材料具有密度低、高温稳定性好的特点,在航空发动机上有着巨大的应用前景,故对其力学性能及损伤机理开展研究以提供应用基础。
根据有望应用的航空发动机结构件工作条件,研究了三维编织SiC/SiC复合材料的室温和高温拉伸性能,高温试验温度从1100℃到1300℃,试样分有涂层和无涂层两种,得到复合材料在不同加载条件下的拉伸数据,分析拉伸性能与温度、涂层之间的相互关系。同时对材料高温蠕变和疲劳性能进行测试,获得高温1100℃和1300℃之间不同应力水平下的持久性能和蠕变性能数据,研究了温度、应力、时间以及氧化条件对材料性能的影响。
对力学试验后的样品进行分析,研究对象为断口及断口附近表面、材料内部切面金相试样、内部组分等。断口用扫描电子显微镜观测,分析对象为内部纤维束、纤维、基体与界面的变化情况;断口附近表面的观测对象为表面裂纹和基体、纤维的关系以及涂层开裂情况;材料切面金相样用于研究内部微裂纹、纤维与基体脱粘、界面保留情况和纤维束之间的脱粘滑移;内部成分分析利用能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),EDS测试不同区域的碳、硅、氧元素比例,得到实验中内部成分的变化情况,XRD对高温下不同时间的试样进行成分分析,研究温度对材料成分的影响。
通过对力学性能和微观损伤机理的分析,研究得到造成材料宏观力学行为的微观机理,为材料的应用提供必要的依据。