2.5D-C/SiC复合材料螺旋铣孔去除机理及表面质量研究

1

作者 周云光 逯一泽 +4 位作者 邹忌 刘记 马廉洁 李明 巩亚东 《机械工程学报》 北大核心 2025年第17期343-359,共17页

纤维增强陶瓷基复合材料具有出色的强度、刚度、耐腐蚀性、耐高温性和低密度等特性,能在多种恶劣环境下保持稳定的性能,螺旋铣削工艺孔加工还面临着去除机理不清、制孔质量差等问题。为了探究2.5D-C_(f)/Si C复合材料螺旋铣孔时的去除... 纤维增强陶瓷基复合材料具有出色的强度、刚度、耐腐蚀性、耐高温性和低密度等特性,能在多种恶劣环境下保持稳定的性能,螺旋铣削工艺孔加工还面临着去除机理不清、制孔质量差等问题。为了探究2.5D-C_(f)/Si C复合材料螺旋铣孔时的去除机理、损伤机理及表面质量影响规律,首先通过光滑粒子流体动力学(SPH)仿真模拟和螺旋铣孔试验分析了切削刃和2.5D-C_(f)/SiC复合材料纤维呈不同角度时的去除机理;然后通过试验揭示了2.5D-C_(f)/SiC复合材料制孔出入口损伤机理;最后通过单因素试验分析了螺旋铣削工艺参数对孔壁表面质量的影响规律。结果表明:2.5D-C_(f)/SiC复合材料在螺旋铣削过程中,碳化硅基体主要发生脆性破碎且有裂纹产生,以碎屑方式去除;0°方向纤维存在纤维断裂、纤维磨损、纤维拔除损伤,45°方向纤维产生纤维断裂和纤维露头现象,90°方向纤维有纤维断裂、纤维拔除现象产生,135°方向纤维存在纤维拔除、纤维断裂和露头现象,针刺方向纤维与0°方向纤维损伤类似;界面相区域产生界面脱粘失效;孔出入口损伤以毛刺和崩边损伤为主;表面质量随着主轴转速的提高而改善,随着螺距和公转转速的增加而变差。当主轴转速由1 000 r/min提高到4 000 r/min后,孔壁表面粗糙度降低了23.76%,当螺距从0.1 mm增加到0.4 mm时,孔壁表面粗糙度提高了38.69%,当公转转速从5 r/min增加到20 r/min时,孔壁表面粗糙度增加了8.1%。本研究为螺旋铣削2.5D-C_(f)/SiC复合材料高质量制孔加工提供了重要参考。 展开更多

关键词 螺旋铣削 材料去除机理 制孔表面质量 SPH仿真 2.5d-cf/sic

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2.5D-C/SiC复合材料的拉伸损伤研究 被引量：14

2

作者 常岩军 矫桂琼 +1 位作者 陶永强 王波 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期509-514,共6页

通过2.5D—C/SiC陶瓷基复合材料的面内拉伸试验,研究了材料在拉伸载荷作用下的力学性能和损伤演化过程,建立了2.5D—C/SiC复合材料的应力型和应变型拉伸损伤演化模型.结果表明,材料沿纵向和横向的拉伸应力-应变曲线相似,损伤过程基本相... 通过2.5D—C/SiC陶瓷基复合材料的面内拉伸试验,研究了材料在拉伸载荷作用下的力学性能和损伤演化过程,建立了2.5D—C/SiC复合材料的应力型和应变型拉伸损伤演化模型.结果表明,材料沿纵向和横向的拉伸应力-应变曲线相似,损伤过程基本相同.对应于拉伸应力应变曲线的三个特征切线模量,面内拉伸的损伤演化过程可以分为三个阶段:初始损伤阶段、损伤加速阶段和损伤减缓阶段.由应力型损伤演化模型可以推导出三个损伤阶段的两个特征应力,其中第一特征应力可以作为工程比例极限的参考值. 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 2.5d-c/sic 损伤演化模型 拉伸性能

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2.5D-C/SiC复合材料超声振动辅助磨削力研究 被引量：1

3

作者 李德震 王书海 +3 位作者 郑凯文 陈晗 田川川 周云光 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第7期128-131,共4页

为探究2.5D-C/SiC复合材料超声振动辅助磨削去除机理和磨削力影响规律,首先通过试验分析了2.5D-C/SiC复合材料基体、纬向纤维、经向纤维和钉扎部分的去除机理;然后通过正交试验分析了磨削工艺参数(主轴转速n s、进给速度v_(w)、磨削深度... 为探究2.5D-C/SiC复合材料超声振动辅助磨削去除机理和磨削力影响规律,首先通过试验分析了2.5D-C/SiC复合材料基体、纬向纤维、经向纤维和钉扎部分的去除机理;然后通过正交试验分析了磨削工艺参数(主轴转速n s、进给速度v_(w)、磨削深度a_(p)和超声振幅A)对法向和切向磨削力的影响主次;最后通过单因素试验分析了磨削工艺参数对法向和切向磨削力的影响规律。试验结果表明,材料的去除是基体碎裂、纤维断裂、纤维拨出、界面脱粘等因素的综合作用;法向磨削力的影响主次为:a_(p)>v_(w)>n_(s)>A;切向磨削力的影响主次为:v_(w)>a_(p)>n_(s)>A;磨削力与n_(s)和A成反比,与a_(p)和v_(w)成正比。 展开更多

关键词 磨削 超声振动辅助磨削 磨削力 磨削力影响规律 2.5d-c/sic复合材料

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不同密度2D-C/SiC复合材料的抗氧化性能研究

4

作者 魏俊飞 杨成鹏 贾斐 《材料导报》 北大核心 2026年第4期30-37,共8页

为深究揭示2D-C/SiC复合材料抗氧化性能的影响因素,通过预加载在两种不同密度2D-C/SiC材料中引入基体开裂和界面脱粘损伤,然后进行700℃、900℃和1100℃静态氧化实验和室温剩余拉伸强度实验,研究了密度、细观损伤和温度对材料氧化剩余... 为深究揭示2D-C/SiC复合材料抗氧化性能的影响因素,通过预加载在两种不同密度2D-C/SiC材料中引入基体开裂和界面脱粘损伤,然后进行700℃、900℃和1100℃静态氧化实验和室温剩余拉伸强度实验,研究了密度、细观损伤和温度对材料氧化剩余模量和强度的影响。实验结果显示:经高温氧化后,两种材料均发生了不同程度的软化和弱化现象,纤维拔出长度增加;材料力学性能的衰减与氧化温度以及预加载产生的细观损伤均为正相关;与密度较高的材料A相比,材料B的细观损伤更严重,氧化后的性能下降幅度更大;随着氧化温度的升高,两种材料均发生了断裂模式的转变;密度较低的材料B在900℃氧化后力学性能衰减最严重,拉伸强度和模量损失率分别高达59.5%和29.8%。材料残余性能与纤维拔出长度的关联性表明,含有细观损伤的2D-C/SiC复合材料在高温氧化性环境中服役时,界面弱化是一个非常严重的问题。最后,基于物理-化学机制的氧化剩余拉伸强度模型,分析表征了两种2D-C/SiC材料的剩余拉伸强度性能,揭示了材料的氧化损伤细观关键因素,实现了氧化剩余拉伸强度的有效预测。 展开更多

关键词 2d-c/sic复合材料 预加载 氧化 界面损伤 残余性能 强度预测

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2.5D C/SiC复合材料磁场/液体辅助皮秒激光制孔试验研究

5

作者 刘畅 王科骄 李丞 《航空制造技术》 北大核心 2025年第1期54-63,共10页

2.5D C/SiC复合材料是航空国防领域耐高温构件用关键复合材料,其高硬度、高耐磨性使该材料的高质量微孔加工异常困难。本文提出了一种基于磁场/液体辅助(MLM)的2.5D C/SiC复合材料皮秒激光制孔工艺,通过提取微孔的出/入口直径、锥度、... 2.5D C/SiC复合材料是航空国防领域耐高温构件用关键复合材料,其高硬度、高耐磨性使该材料的高质量微孔加工异常困难。本文提出了一种基于磁场/液体辅助(MLM)的2.5D C/SiC复合材料皮秒激光制孔工艺,通过提取微孔的出/入口直径、锥度、氧化、重铸层等特征,与皮秒激光加工(PM)、磁场辅助加工(MM)、液体辅助加工(LM)3种工艺进行了对比研究。结果表明,基于MLM的皮秒激光加工能够有效降低微孔的入口直径,同时增大出口直径,在两组不同的试验参数下分别获得了锥度1.3°及1.1°的微孔,比PM工艺的锥度分别降低了18.75%和45%,比MM工艺的锥度分别降低了13.33%和31.25%,比LM工艺的锥度分别降低了91.22%和79.63%。此外,利用EDS能谱分析、拉曼光谱以及XPS技术对制备的微孔开展了微观组织分析。可以发现,MLM工艺更有效地减少了孔壁的石墨化缺陷。其中,液体辅助避免了微孔入口处的氧化,同时清晰地观察到裸露的纤维和基体,有效避免了热损伤和重铸层缺陷。在皮秒激光制孔中,MLM的主要作用机制体现在液体的冷却效应、隔绝氧气机制,以及磁场纵向拉伸等离子体,从而减弱等离子体屏蔽效应。 展开更多

关键词 皮秒激光 磁场/液体辅助加工 2.5D C/sic复合材料 孔锥度 烧蚀机理

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2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷微磨削性能对比试验研究

6

作者 巩亚东 李远峰 +1 位作者 温泉 任启震 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期52-60,共9页

为探究2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷的微尺度磨削过程,对比2种材料在同一工艺参数下表面显微形貌、表面粗糙度与磨削力的差异,并分析工艺参数变化对磨削性能评价参数的影响;采用直径为0.9 mm的500#电镀金刚石微磨具对2种材料分别进... 为探究2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷的微尺度磨削过程,对比2种材料在同一工艺参数下表面显微形貌、表面粗糙度与磨削力的差异,并分析工艺参数变化对磨削性能评价参数的影响;采用直径为0.9 mm的500#电镀金刚石微磨具对2种材料分别进行单因素微磨削试验.结果表明,2.5D C_(f)/SiC复合材料去除过程不同于SiC陶瓷,这是因为复合材料增强纤维的存在,有效抑制了微磨削过程中裂纹的扩展;在同一工艺参数下,2.5D C_(f)/SiC复合材料表面微观形貌较好、缺陷少、表面粗糙度小,而无纤维增强的SiC陶瓷表面微观形貌较差、缺陷多、表面粗糙度大;SiC陶瓷的平均磨削力大于2.5D C_(f)/SiC,并且在微磨削过程中,2.5D C_(f)/SiC的实时磨削力信号较平稳,而SiC陶瓷的实时磨削力信号存在尖刺. 展开更多

关键词 2.5D C_(f)/sic复合材料 sic陶瓷 微磨削过程 表面微观形貌 表面粗糙度 磨削力

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2.5D-SiC_f/SiC复合材料结构的拉伸行为和损伤模型

7

作者 陈超 代睿 +4 位作者 徐琳 范晓孟 赵东林 党潇琳 何江怡 《航空科学技术》 2025年第4期48-55,共8页

2.5D-SiC_f/SiC复合材料的经向与纬向力学性能存在明显差异,研究其微结构与拉伸行为关系对揭示2.5D-SiC_f/SiC复合材料各向异性损伤机理,提升应用性能具有重要意义。本文采用化学气相沉积法制备了2.5D-SiC_f/SiC复合材料,并对其微结构... 2.5D-SiC_f/SiC复合材料的经向与纬向力学性能存在明显差异,研究其微结构与拉伸行为关系对揭示2.5D-SiC_f/SiC复合材料各向异性损伤机理,提升应用性能具有重要意义。本文采用化学气相沉积法制备了2.5D-SiC_f/SiC复合材料,并对其微结构和拉伸性能进行表征。结果发现,材料内部存在典型的X形孔隙网络区域,在该区域经纱与轴向存在12°夹角。拉伸过程中,经纱除了承受拉应力外也同时承受剪切力的影响,导致经向纤维拉伸损伤容限下降,故断裂时经向拉伸断裂损伤程度(53%)低于纬向(63%)。以上结构特征导致经向纤维束体积分数是纬向纤维束的2.52倍,而经向拉伸强度(255.8MPa±5.5MPa)却只是纬向(156.1MPa±29.9MPa)的1.64倍。 展开更多

关键词 2.5D-sicf/sic 微结构 拉伸试验 损伤过程 损伤演化模型

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SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料不同方向的热膨胀性能

8

作者 王贺权 郜加乐 《沈阳航空航天大学学报》 2026年第1期26-32,共7页

为了给2.5D SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料的热力学研究提供一定的思路,采用仿真模拟与实验对照的方法研究了2.5D SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料在不同方向上的热膨胀系数及热膨胀各向异性行为。在2.5D SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料0°、45&... 为了给2.5D SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料的热力学研究提供一定的思路,采用仿真模拟与实验对照的方法研究了2.5D SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料在不同方向上的热膨胀系数及热膨胀各向异性行为。在2.5D SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料0°、45°、90°3个方向上分别测试了100~1200℃范围内12个不同温度梯度的热膨胀系数,分析了方向和温度对材料热膨胀系数的影响,并建立不同方向的仿真模型,模拟实验加热过程,仿真得到材料的热膨胀系数。结果表明,随着温度的升高,热膨胀系数先增大再逐渐趋于稳定。在方向上,材料在45°方向上的热膨胀系数大于其他两个方向,90°方向上的热膨胀系数最小。通过仿真模型的热变形数据结果计算得出材料的热膨胀系数,得出Pearson相关系数分别为0.96806、0.97419、0.91737,证明了模型的有效性,为以后的研究奠定了基础。 展开更多

关键词 2.5D sic_(f)/sic 陶瓷基复合材料 各向异性 温度梯度 热膨胀系数

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2.5维C/SiC复合材料经向拉伸性能 被引量：16

9

作者 孔春元 孙志刚 +1 位作者 高希光 宋迎东 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期192-198,共7页

将微观尺度的强度预测模型与单胞尺度有限元模型相结合,建立了2.5维C/SiC复合材料的双尺度强度预测模型。该模型首先计算微观尺度的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能,然后将其带入单胞模型,对不同边界条件下单胞模型的弹性模量进... 将微观尺度的强度预测模型与单胞尺度有限元模型相结合,建立了2.5维C/SiC复合材料的双尺度强度预测模型。该模型首先计算微观尺度的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能,然后将其带入单胞模型,对不同边界条件下单胞模型的弹性模量进行折减,统计单胞模型的平均应力与应变,最后得到单胞尺度的应力-应变关系和最终失效时的力学性能。通过2.5维C/SiC复合材料常温和高温条件下的经向单轴拉伸试验,得到了2.5维C/SiC复合材料经向拉伸过程的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能。结果表明,理论分析结果与实验值基本一致,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 2.5维C/sic复合材料 双尺度模型 常温和高温 应力-应变行为 刚度折减

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2.5D C/SiC复合材料连续损伤本构模型 被引量：10

10

作者 薛建刚 高希光 +3 位作者 方光武 张盛 宋迎东 王芳 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期606-612,共7页

基于连续损伤力学建立了一种包含拉伸与剪切损伤变量的2.5DC/SiC复合材料连续损伤本构模型。分别开展了拉伸和剪切试验,获得应力-应变曲线,并通过拟合试验曲线获得各损伤变量的演化参数。采用子程序技术将本构模型嵌入商用有限元软件ANS... 基于连续损伤力学建立了一种包含拉伸与剪切损伤变量的2.5DC/SiC复合材料连续损伤本构模型。分别开展了拉伸和剪切试验,获得应力-应变曲线,并通过拟合试验曲线获得各损伤变量的演化参数。采用子程序技术将本构模型嵌入商用有限元软件ANSYS,应用有限元法计算了材料的应力-应变曲线。考虑了拉剪损伤耦合效应,计算了偏轴拉伸情况下的应力-应变曲线。结果表明:沿经纱拉伸、沿纬纱拉伸以及面内剪切的应力-应变曲线与试验结果吻合,最大偏差依次为4.30%、3.09%及3.73%;偏轴拉伸计算与试验应力-应变曲线也吻合较好。 展开更多

关键词 2.5DC/sic复合材料 连续损伤力学 本构模型 二次开发 拉剪损伤耦合

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2.5D C/SiC复合材料的热物理性能 被引量：6

11

作者 李宏 徐永东 +4 位作者 张立同 成来飞 马军强 张青 李开元 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2007年第4期60-64,共5页

分别采用热膨胀仪和激光脉冲导热仪测试2.5D C/SiC复合材料从室温到1400℃纵向、横向的热膨胀系数和厚度方向的热扩散系数。结果表明,2.5D C/SiC复合材料的热膨胀系数随温度的升高而缓慢升高,在350℃和700℃附近出现波动,且横向的热膨... 分别采用热膨胀仪和激光脉冲导热仪测试2.5D C/SiC复合材料从室温到1400℃纵向、横向的热膨胀系数和厚度方向的热扩散系数。结果表明,2.5D C/SiC复合材料的热膨胀系数随温度的升高而缓慢升高,在350℃和700℃附近出现波动,且横向的热膨胀系数略高于纵向。热扩散系数随温度的升高逐渐降低,且下降速率随温度的升高而变缓。CVD SiC涂层后,材料热扩散系数提高1～2倍。 展开更多

关键词 2.5D C/sic复合材料 热膨胀系数 热扩散系数 涂层

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2.5维C/SiC复合材料单胞模型及刚度预测 被引量：18

12

作者 孔春元 孙志刚 +1 位作者 高希光 宋迎东 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2459-2467,共9页

通过提取2.5维C/SiC复合材料经纱边界曲线,采用鲁棒最小二乘拟合得到了经纱轴向函数表达式,对拟合后的曲线进行合理简化,建立了参数化的2.5维C/SiC复合材料的有限元模型.采用双尺度模型对2.5维C/SiC复合材料进行刚度预测,分别为考虑纤维... 通过提取2.5维C/SiC复合材料经纱边界曲线,采用鲁棒最小二乘拟合得到了经纱轴向函数表达式,对拟合后的曲线进行合理简化,建立了参数化的2.5维C/SiC复合材料的有限元模型.采用双尺度模型对2.5维C/SiC复合材料进行刚度预测,分别为考虑纤维/基体/孔隙的微观尺度和考虑经纱/纬纱/孔隙的单胞尺度模型,刚度预测的方法采用刚度平均法和能量法.最后讨论了微观尺度的孔隙率对2.5维C/SiC复合材料弹性模量的影响.结果表明,刚度平均法和能量法的计算结果差异较小,考虑微观孔隙率后,计算结果与试验结果吻合得更好. 展开更多

关键词 2.5维C/sic复合材料 鲁棒最小二乘 双尺度模型 刚度平均法 孔隙率

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3D-C/SiC复合材料的损伤机理 被引量：17

13

作者 乔生儒 杜双明 +2 位作者 纪岗昌 韩栋 李玫 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期307-312,共6页

陶瓷基复合材料在热结构中潜在着许多用途 ,但对 3D C/SiC材料高温损伤尚不完全清楚。本工作用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2° ,用CVI化学气相渗法在 95 0℃～ 10 0 0℃沉积热解碳界面层、SiC基体。最终得到纤维... 陶瓷基复合材料在热结构中潜在着许多用途 ,但对 3D C/SiC材料高温损伤尚不完全清楚。本工作用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2° ,用CVI化学气相渗法在 95 0℃～ 10 0 0℃沉积热解碳界面层、SiC基体。最终得到纤维体积分数约为 40 %、热解碳界面层厚度约 0 .2微米和空隙率为 17%的复合材料 ,表面SiC涂层厚度为 5 0 μm。基体由于热应力和外力会产生许多微裂纹 ,用单向陶瓷基复合材料裂纹计算公式可大致估算出 3D C/SiC的基体开裂应力和裂纹间距。纤维束间的孔隙在蠕变中变形 ,孔隙表面基体易产生微裂纹 ,而且纤维束间的夹角不断改变。蠕变是损伤引起的 ,属于损伤蠕变机理。弯曲、断裂韧度、蠕变及疲劳等试验中 ,纤维束力图沿拉应力方向伸直 ,纤维束间相对滑动并产生损伤是细观主要的损伤机理。室温及疲劳循环应力低、循环周次多的断口粗糙度大 ,纤维拔出较长 ;高温及高应力、循环周次少的断口相对齐平 ,纤维拔出较短。纤维束与基体界面和纤维与基体界面的脱粘和滑动产生损伤中 ,以纤维束与基体之间的磨损产生的损伤为主要的 。 展开更多

关键词 损伤机理 3d-c/sic 纤维束 高温 界面

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2D-C/SiC复合材料的氧化损伤及刚度模型 被引量：12

14

作者 杨成鹏 矫桂琼 +1 位作者 王波 杜龙 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期175-181,共7页

采用不同界面强度的2种2D-C/SiC试件,在空气环境中进行700℃无应力氧化试验。通过扫描电镜(SEM)分析发现:材料表面的氧化机制为反应控制,纤维均匀变细;内部的氧化机制为扩散控制,被氧化的纤维产生了缺口或者局部缩颈现象。纤维氧化使有... 采用不同界面强度的2种2D-C/SiC试件,在空气环境中进行700℃无应力氧化试验。通过扫描电镜(SEM)分析发现:材料表面的氧化机制为反应控制,纤维均匀变细;内部的氧化机制为扩散控制,被氧化的纤维产生了缺口或者局部缩颈现象。纤维氧化使有效承载面积减小,导致材料的模量和强度下降。强界面材料模量高而强度低,断口整齐;弱界面材料模量低而强度高,纤维拔出较长。基于以上SEM分析结果,建立了细观力学模型,对起始模量进行模拟计算,获得了与试验值比较吻合的结果。 展开更多

关键词 2d-c/sic 界面 模量 氧化机制 细观力学

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3D-C/SiC复合材料的高温拉伸性能 被引量：13

15

作者 乔生儒 罗国清 +1 位作者 杜双明 李玫 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第3期335-338,共4页

研究了 3D C/SiC复合材料从室温到 15 0 0℃真空条件的拉伸性能。试验材料用T30 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角为 2 2° ,用CVI法在 95 0℃～ 10 0 0℃沉积热解碳界面层、SiC基体。最终得到纤维体积分数约为4 0vol%、热解碳... 研究了 3D C/SiC复合材料从室温到 15 0 0℃真空条件的拉伸性能。试验材料用T30 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角为 2 2° ,用CVI法在 95 0℃～ 10 0 0℃沉积热解碳界面层、SiC基体。最终得到纤维体积分数约为4 0vol%、热解碳界面层厚度约 0 .2 μm和空隙率为 17vol%的复合材料 ,表面SiC涂层厚度为 5 0 μm。试验在超高温拉伸试验机上进行 ,真空度为 10 -3 Pa ,夹头位移速率为 0 .5 95mm/min。结果表明 ,拉伸应力 应变曲线是非线性的 ,大部分拉伸曲线基本由三段折线组成 ,对应着三段模量。第一阶段的模量和基体裂纹饱和应力对应的应变εsa 基本不随温度的升高而改变 ;第二和第三阶段的模量、损伤开始应力σmc、基体裂纹饱和应力σsa、断裂应力σf 和损伤开始应变εmc随温度有相似的变化规律 ,即随温度升高而增加 ,在 110 0℃ ～ 130 0℃范围内出现最大值 ,尔后随温度增加而下降 ;但是断裂应变的变化规律正好与此相反。试样机械加工后 ,由于残余应力部分得到松弛 ,并去除了表面SiC涂层开裂后引起的应力集中 ,因此材料断裂强度和断裂应变明显升高。高温和室温的拉伸断裂应变小于0 .6 % ,不能有效地松弛材料切口处的应力集中。测量了拉伸过程中试样的电阻相对变化率 。 展开更多

关键词 3d-c/sic 高温拉伸 涂层 残余应力 切口

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2D-C/SiC复合材料的单轴拉伸力学行为及其强度 被引量：36

16

作者 杨成鹏 矫桂琼 王波 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期330-337,共8页

通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了平纹编织C/SiC复合材料的损伤演化过程及其应力-应变行为.结果表明,残余应变、卸载模量和外加应力的关系曲线与拉伸应力-应变曲线具有类似的形状.基于剪滞理论和混合率建立了材料的损伤本构关系和... 通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了平纹编织C/SiC复合材料的损伤演化过程及其应力-应变行为.结果表明,残余应变、卸载模量和外加应力的关系曲线与拉伸应力-应变曲线具有类似的形状.基于剪滞理论和混合率建立了材料的损伤本构关系和强度模型,分析计算表明,残余应变主要由裂纹张开位移和裂纹间距决定,而卸载模量主要由界面脱粘率决定;材料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维束决定,横向纤维对材料的整体模量和强度贡献较小.理论模拟结果与试验值吻合较好. 展开更多

关键词 2d-c/sic复合材料 力学性能 残余应变 卸载模量 细观力学模型

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2D-C/SiC缺口试样的拉-拉疲劳损伤 被引量：8

17

作者 侯军涛 乔生儒 +2 位作者 韩栋 吴小军 李玫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期140-143,共4页

研究了二维正交编织C/SiC双边对称圆弧缺口试样室温和高温真空的拉拉疲劳行为,正弦波疲劳应力比R=0.1,频率60Hz,循环基数106次.循环到规定周次停机,测量试样的共振频率、电阻,并进行SEM观察.结果表明,2D-C/SiC复合材料缺口试样拉-拉疲劳... 研究了二维正交编织C/SiC双边对称圆弧缺口试样室温和高温真空的拉拉疲劳行为,正弦波疲劳应力比R=0.1,频率60Hz,循环基数106次.循环到规定周次停机,测量试样的共振频率、电阻,并进行SEM观察.结果表明,2D-C/SiC复合材料缺口试样拉-拉疲劳的S-N曲线非常平坦,其疲劳极限是同温度下缺口试样拉伸强度的80%～90%,光滑试样和缺口试样的疲劳极限比值与理论应力集中系数基本相同.缺口试样在疲劳过程中,电阻表征损伤与模量表征损伤的规律基本一致.在疲劳试验初期阶段,缺口附近损伤发展很快,主要表现为产生大量与加载方向垂直的裂纹,随着疲劳次数的增加,损伤发展减缓,但损伤形式逐渐增多,缺口附近与加载方向垂直的裂纹数量明显多于平行加载方向的裂纹数.讨论了电阻表征损伤和模量表征损伤之间的关系. 展开更多

关键词 缺口 2d-c/sic 拉-拉疲劳 损伤 电阻 共振频率

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3D-C/SiC的高温弯曲性能和后处理对弯曲性能的影响 被引量：10

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作者 乔生儒 李玫 +1 位作者 韩栋 张立同 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期495-498,共4页

3D C SiC用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2°。CVI(chemicalvaporinfiltration)法致密 ,纤维体积分数 40 %～ 45 % ,热解碳界面层厚度约 0 .2微米、密度为 2 .0 1g cm3和空隙率为 17% ,最终在试样表面形成 5 0 μm的... 3D C SiC用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2°。CVI(chemicalvaporinfiltration)法致密 ,纤维体积分数 40 %～ 45 % ,热解碳界面层厚度约 0 .2微米、密度为 2 .0 1g cm3和空隙率为 17% ,最终在试样表面形成 5 0 μm的SiC涂层。在YKM 2 2 0 0超高温试验机上进行三点弯曲试验 ,真空度为 10 - 3Pa ,夹头位移速率为 0 .5mm min。结果表明 ,随试验温度升高 ,弯曲强度在 90 0℃和 170 0℃出现了两个峰值 ;弯曲模量在 110 0℃出现了最大值 ;而弯曲应变在低于 15 0 0℃基本保持不变 ,高于 15 0 0℃不断升高 ,出现了明显的不可逆变性。试样 180 0℃真空保温 1小时后处理 ,弯曲模量明显降低和强度降低 ,而变形能力明显升高。激光拉曼分析得出 :制备的 3D C SiC碳纤维存在残余压应力 ,13 0 0℃处理后碳纤维存在残余拉应力 ,而 2 0 5 0℃处理后碳纤维没有残余应力。高温下因基体和纤维膨胀系数不同 ,易产生界面脱粘和分离 ,使得基体中的裂纹不易扩展到纤维中 ,保持了纤维强度 ,同时纤维易于滑动。这是很高温度下弯曲模量降低、变形能力增加和弯曲强度略增加的原因。 展开更多

关键词 高温 弯曲试验 后处理 残余应力 界面 弯曲性能 3d-c/sic 复合材料

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2D-C/SiC复合材料开孔件拉伸强度有限元计算 被引量：11

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作者 郭洪宝 王波 +2 位作者 甄文强 杨成鹏 矫桂琼 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期448-455,共8页

对2D-C/SiC复合材料开孔试件最小净截面图像进行观测,获得试件材料内部宏观孔洞的分布形态及密度分布梯度。通过对2D-C/SiC复合材料拉伸应力-应变行为进行非线性拟合,并利用理论模型计算与实验验证相结合的方法得到了材料密度与其拉伸... 对2D-C/SiC复合材料开孔试件最小净截面图像进行观测,获得试件材料内部宏观孔洞的分布形态及密度分布梯度。通过对2D-C/SiC复合材料拉伸应力-应变行为进行非线性拟合,并利用理论模型计算与实验验证相结合的方法得到了材料密度与其拉伸模量和强度的关系,描述了不同密度2D-C/SiC复合材料的拉伸应力-应变行为。在此基础上,将制备工艺造成的试件材料密度分布的非均匀性和材料拉伸应力-应变行为的非线性引入到有限元模型中,进行开孔试件拉伸剩余强度模拟计算,预测结果与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 2d-c/sic复合材料 开孔 孔洞 拉伸强度 有限元计算

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3D-C/SiC复合材料在室温和1300℃的拉-拉疲劳行为 被引量：16

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作者 杜双明 乔生儒 +1 位作者 纪岗昌 韩栋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期22-25,共4页

采用应力比为 0 .1,频率为 6 0 Hz的正弦波在室温和 130 0℃ ,10 - 4Pa真空中对 3D- C/Si C复合材料进行了拉 -拉疲劳试验。同时用 SEM分析了疲劳断口特征。结果表明 :若取循环基数为 10 6 ,130 0℃疲劳极限为 2 85 MPa,约为抗拉强度的 ... 采用应力比为 0 .1,频率为 6 0 Hz的正弦波在室温和 130 0℃ ,10 - 4Pa真空中对 3D- C/Si C复合材料进行了拉 -拉疲劳试验。同时用 SEM分析了疲劳断口特征。结果表明 :若取循环基数为 10 6 ,130 0℃疲劳极限为 2 85 MPa,约为抗拉强度的 94 % ;室温疲劳极限为 2 35 MPa,约为抗拉强度的 85 %。 130 0℃疲劳断口的纤维拔出长度比室温短。疲劳损伤主要起源于纤维束编织交叉部位 ,随着疲劳循环次数的增加 。 展开更多

关键词 3d-c/sic复合材料 高温条件 拉-拉疲劳 疲劳损伤 室温条件 碳纤维 碳化硅陶瓷

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