极端环境下连续碳纤维增韧的陶瓷基复合材料的力学行为

摘要

连续纤维增韧的碳化硅复合材料作为超高速飞行器热结构使用时有可能在高温环境下受到高速撞击的作用,因此对其在极端环境(高温、高应变率)下的力学性能的掌握是进行热结构安全设计的基础.本文采用具有高温实验能力的分离式Hopkinson杆,在温度范围为293-1273K下进行了动态压缩力学性能测试,研究了环境温度和加载速率对材料力学性能的影响.结果表明:C/SiC复合材料的高温压缩力学性能受应力氧化损伤和残余应力的共同影响.实验温度低于873K时,应力氧化损伤的影响很小,而由于增强纤维和基体界面残余应力的释放使界面结合强度增大,复合材料的压缩强度随温度的升高而增大;当实验温度高于873K时,应力氧化损伤加剧,其对压缩强度的削弱超过残余应力释放对强度的贡献,材料的压缩强度随温度的升高逐渐降低.由于应力氧化损伤受应变率的影响很大,高频应变率下当温度由873K升高至1273K时,压缩强度降低的程度要比应变率为0.0001/s时低得多.