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| 研究硅碳棒不同冷却孔数量和排列方式 |
SiC/SiC复合材料硅碳棒在1350℃空气中的拉伸疲劳性能，开孔数量分别为1个、5个、10个(矩形排列)及11个三角形排列)，平均孔径为0.5mm，轴向、横向孔间距分别为3mm,2mm。测试结果显示，复合材料拉伸强度受孔数量影响不大，但疲劳寿命随孔数量的增加而缩短，三角形排列的11个孔硅碳棒试样的疲劳性能最差。开孔造成疲劳性能下降的主要原因是孔洞周围纤维的氧化与脆化，当开孔数量增加时，硅碳棒试样内部产生多个裂纹源，进一步加剧了纤维的氧化脆化，导致纤维承载能力下降。因此，部件打孔设计时应避免类似的三角形排列方式，并将孔排布在安全的距离上。但的研究显示，开孔(孔径与硅碳棒试样宽度的比值为0.24)对SiC/SiC-B,C复合材料在1200℃空气和蒸汽环境中的疲劳性能影响不大，这是因为该复合材料具有多层自愈合的SiC-B,,C基体，可在高温下形成液态玻璃相，能够有效封填基体裂纹，阻止氧气通过裂纹进人复合材料内部损伤纤维，SEM表征也证实断裂面上没有出现大面积的氧化区域，疲劳性能受氧化的影响较小。
研究了开孔SiC/SiC复合材料硅碳棒试样的高温保时疲劳性能及蠕变性能，硅碳棒试样中心开一个孔，孔径分别为2.286mm和4.572mm(两种硅碳棒试样的孔径与硅碳棒试样宽度的比值为0.2)。保时疲劳试验在1204℃的空气环境中进行，加载至峰值应力后保持恒定，每隔2h以1.24x10的应变速率进行一次卸载和重加载，应力比为0.OS，该试验结果显示:硅碳棒试样应变累积量随净截面应力水平的增加以及测试时间的延长而增加，开孔硅碳棒试样的应变累积模式与无孔硅碳棒试样的类似，孔径的影响很小，可能与硅碳棒试样具有相同的孔径/硅碳棒试样宽度有关。模拟计算结果显示，测试时间内，孔对硅碳棒试样应变分布的影响仅限于孔周围区域，不会影响远离孔区域的应变累积，远离孔区域的应变累积量与无孔硅碳棒试样的接近，而孔周围的应变累积量明显增大，孔周围的蠕变应变比硅碳棒试样边缘大九倍。www.sdzygw.com |
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