二維碳布疊層C-C復(fù)合材料彎彎疲勞性能研究.pdf

1、碳/碳(C/C)復(fù)合材料具有較高的比強度和比剛度、優(yōu)異的燒蝕性能和摩擦性能、良好的抗熱震性能、低蠕變以及高溫下強度保持率高等一系列優(yōu)越的物理性能和高溫性能，既可以作為功能材料、又可以作為高溫結(jié)構(gòu)材料使用，在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。碳/碳復(fù)合材料作為理想的高溫結(jié)構(gòu)材料，在服役過程中不可避免地涉及疲勞加載的情況，因此對其疲勞行為的研究和了解是必不可少的。因此，本論文以大量試驗結(jié)果為指導(dǎo)，沿著“性能變化源于結(jié)構(gòu)變化”這一思路，對疲勞加載對

2、C/C復(fù)合材料性能的影響進行了研究。文章主要分為三個部分，包括材料的制備、靜態(tài)載荷下碳/碳復(fù)合材料的力學(xué)性能以及C/C復(fù)合材料的常溫疲勞行為研究。 采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備了二維碳布疊層結(jié)構(gòu)C/C復(fù)合材料。研究了該復(fù)合材料在靜態(tài)三點彎曲載荷作用下的常溫力學(xué)性能，并以此為基礎(chǔ)，對材料開展了常溫疲勞行為的研究。設(shè)計了非常規(guī)疲勞試驗，研究C/C復(fù)合材料在80﹪和90﹪兩種應(yīng)力水平下，分別承受10<'4>、10<'5>、10<'

3、6>次疲勞循環(huán)加載后的剩余彎曲強度和彎曲強度模量的變化情況。最終測試結(jié)果表明，與一般材料不同，循環(huán)彎一彎載荷不僅沒有降低C/C的剩余彎曲強度和彎曲模量，反而使之提高，疲勞加載對C/C復(fù)合材料的力學(xué)性能有顯著的提高作用，說明C/C復(fù)合材料有著極其優(yōu)異的抗疲勞性能。 針對上述現(xiàn)象，本文對C/C復(fù)合材料在疲勞加載過程中的斷裂模式進行了分析，發(fā)現(xiàn)材料從很明顯的脆性斷裂模式開始向類似塑性斷裂的模式發(fā)展。這也印證了C/C復(fù)合材料具有“疲勞強