C-C復(fù)合材料疲勞性能的研究.pdf

1、碳/碳(C/C)復(fù)合材料具有密度小、強(qiáng)度高、耐摩擦、抗燒蝕、高溫性能良好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航天航空等高科技領(lǐng)域。作為理想的高溫結(jié)構(gòu)材料，C/C復(fù)合材料在使用過程中不可避免地涉及疲勞加載的情況，疲勞損傷累積到一定程度，材料會(huì)發(fā)生突然的疲勞失效現(xiàn)象，危害性極大。目前對C/C復(fù)合材料疲勞性能的研究還處于初級階段，深入、全面地研究其疲勞性能具有重要意義。 本文首先對纖維網(wǎng)胎疊層縱向針刺、一層無緯碳布與一層超薄型網(wǎng)狀織物相間隔疊層、碳布疊

2、層縱向穿刺三種C/C復(fù)合材料進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，研究了其彎曲力學(xué)性能及其彎曲斷裂機(jī)理。對對稱正交鋪層C/C復(fù)合材料和一層無緯碳布與一層超薄型網(wǎng)狀織物相間隔疊層C/C復(fù)合材料進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，研究了兩種材料的拉伸力學(xué)性能及其拉伸斷裂機(jī)理。 對對稱正交鋪層C/C復(fù)合材料進(jìn)行了應(yīng)力控制的拉伸疲勞試驗(yàn)，應(yīng)力比為0.1，頻率10赫茲，試驗(yàn)溫度為室溫。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：對稱正交鋪層C/C復(fù)合材料的疲勞壽命分散性很大；材料的S-N曲線呈明顯的三段式，

3、對應(yīng)的應(yīng)力控制區(qū)為靜強(qiáng)度區(qū)、退化區(qū)和安全區(qū)；材料具有“疲勞強(qiáng)化”現(xiàn)象，疲勞剩余強(qiáng)度提高的最大值為15.7﹪；在疲勞載荷作用下，材料的剛度幾乎不降低；材料的疲勞極限為160MPa，約為靜拉伸強(qiáng)度值的91.7﹪，在疲勞周次超過104以后試樣幾乎不再破壞，材料具有很好的抗拉疲勞性能。通過對材料的顯微分析發(fā)現(xiàn)：在相對較小的疲勞載荷作用下，材料內(nèi)部的纖維幾乎沒有受到損傷；在材料的拉伸疲勞過程中，“界面控制”起主要作用。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用非線性最小二