短切碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的沖擊動力學(xué)特性研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)碳化硅(C/SiC)陶瓷基復(fù)合材料作為一種近些年來較新的新型纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料(FRCMC)，其不僅硬度與強(qiáng)度高，而且還具有耐高溫、耐磨損和抗氧化等一些其他高強(qiáng)材料不具備的性能。無論是在航空航天領(lǐng)域，還是在剎車系統(tǒng)和高溫結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域，C/SiC復(fù)合材料的應(yīng)用隨處可見，已經(jīng)成為當(dāng)今材料科學(xué)研究的焦點(diǎn)之一。
　　本論文針對C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用背景，使用高溫浸漬裂解法(PIP)將原料球磨，經(jīng)過模壓和高溫?zé)Y(jié)制得制得

2、摻有短切碳纖維的C/SiC陶瓷基復(fù)合材料。
　　對三種不同短切碳纖維體積含量(12％、21％、24.8％)的C/SiC復(fù)合材料利用霍普金森壓桿(SHPB)裝置進(jìn)行了常溫和三種高溫(100℃、200℃、300℃)條件下的動態(tài)壓縮力學(xué)試驗(yàn)，根據(jù)不同應(yīng)變率下的試驗(yàn)結(jié)果分析了其動態(tài)破壞強(qiáng)度和應(yīng)變率效應(yīng)的關(guān)系以及破壞強(qiáng)度和溫度大小的變化關(guān)系，闡明了其破壞機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:三種短切碳纖維體積含量的C/SiC陶瓷基復(fù)合材料在不同溫度下的動態(tài)應(yīng)

3、力-應(yīng)變曲線光滑無震蕩，且具有一定的自相似性。在同一高溫和相似平均應(yīng)變率下，當(dāng)短切碳纖維體積含量的不斷提高，則C/SiC復(fù)合材料的破壞程度不斷降低，整體性越來越好，說明短切碳纖維體積含量的提高對C/SiC復(fù)合材料的強(qiáng)度有著積極的作用。
　　對三種短切碳纖維體積含量(12％、21％、24.8％)的C/SiC陶瓷基復(fù)合材料進(jìn)行動態(tài)劈裂實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:C/SiC復(fù)合材料試件在對徑?jīng)_擊劈裂破碎過程中，沖擊氣壓的不斷增大伴隨著試件應(yīng)變率

4、增加，揭示出兩者較強(qiáng)的相關(guān)性;且應(yīng)變率時(shí)程曲線有一段近似的恒應(yīng)變率加載段。
　　利用掃描電子顯微鏡(SEM)對C/SiC復(fù)合材料試件的破壞界面進(jìn)行了掃描，分析了C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的失效特征與增韌機(jī)理。由復(fù)合材料的斷口形貌可知，在各個(gè)復(fù)合材料的斷口處均有明顯的纖維拔出，且隨著短切碳纖維體積含量的增加，斷口處被拔出的纖維數(shù)量顯然增多，且拔出后的長度也相對較長，由此可以推斷出纖維拔出是C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的主要吸能和增韌機(jī)制。