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正交铺层PIP-SiCf/SiC复合材料的水淬失效行为
Water quenching failure behavior of orthogonal laminated PIP-SiCf/SiC composites

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高晔 1,2   姜卓钰 1,2   周怡然 1,2   吕晓旭 1,2   宋伟 3   焦健 1,2 *  
文摘 铺层方式是影响预浸料铺贴工艺制备SiCf/SiC复合材料抗热震性能的关键因素之一。以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的SiCf/SiC复合材料为研究对象,基于内聚力模型,对不同正交铺层方式的方形试样开展1200℃高温水淬实验及有限元仿真研究。结果表明:水淬过程中试样表面温度急剧下降,芯部与表面存在较大温差,顶角与芯部温差最高可达1077℃,导致复合材料的主要失效模式为层间开裂和基体开裂,且试样层间开裂位置与铺层方式有关。由模拟结果可知,由于正交铺层方式的不同,试样的层间开裂位移也存在显著差异:[0/90]与[0/90/0]两种铺层方式层间主裂纹开裂位移约为0.61mm,而[0/0/90/90]铺层主开裂位移仅为0.04mm。此外,随着水淬时间的增加,层间主裂纹开裂位移逐渐增大,而次裂纹在开裂后逐渐发生闭合现象。
其他语种文摘 Laminating method is one of the key factors affecting the thermal shock resistance of SiCf/SiC composites prepared by prepreg paving process.Based on the cohesion model,1200 ℃ high temperature water quenching tests and finite element simulation studies were carried out on SiCf/SiC composite square samples with different orthogonal lay-up methods,which were prepared by the precursor immersion pyrolysis(PIP)process.The results show that the surface temperature of the sample drops sharply during the water quenching process,and there is a large temperature difference between the core and the surface.The temperature difference between the corner and the core can reach up to 1077℃.The main failure modes are interlaminar delamination and matrix cracking,and the delamination position is related to the layering method.Moreover,significant differences in the delamination displacement can be observed,due to the difference in the orthogonal lay-up mode: tacking displacement of the main interlaminar delamination of[0/90]and[0/90/0]can reach 0.61 mm,while the[0/0/90/90]layer cracking displacement is only 0.04mm.In addition,the cracking displacement of the main interlaminar delamination increases gradually with the increase of water quenching time,while the secondary cracks will undergo crack closure after opening.
来源 材料工程 ,2022,50(3):166-172 【核心库】
DOI 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000169
关键词 SiCf/SiC复合材料 ; 铺层方式 ; 水淬实验 ; PIP工艺 ; 内聚力模型
地址

1. 中国航发北京航空材料研究院, 先进复合材料国防科技重点实验室, 北京, 100095  

2. 中国航发北京航空材料研究院表面工程研究所, 北京, 100095  

3. 中国航发沈阳发动机研究所, 沈阳, 110027

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1001-4381
学科 一般工业技术
文献收藏号 CSCD:7181260

参考文献 共 18 共1页

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引证文献 2

1 朱明明 碳含量对PIP-RMI工艺制备SiC_(nf)/SiC复合材料力学性能的影响 航空材料学报,2023,43(6):98-106
CSCD被引 0 次

2 刘沛卓 多物理耦合损伤对陶瓷基复合材料摩擦磨损性能影响 中国陶瓷,2024,60(10):23-30
CSCD被引 0 次

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