SiC_(f)/SiC复合材料的水淬失效行为及模拟分析

摘要

采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了不同尺寸的SiC_(f)/SiC复合材料,对复合材料的物理性能及水淬性能进行研究,并通过ABAQUS有限元模拟对水淬过程进行分析。结果表明,正交铺层的SiC_(f)/SiC复合材料的弯曲强度为553 MPa,层间拉伸强度为19.2 MPa。采用该复合材料进行水淬实验时,3次循环后出现明显裂纹,随着水淬次数的增加,裂纹发生扩展。样品尺寸增加时,S8和S12在水淬过程中均出现纵向基体裂纹,其中S12样品一端的5/6层出现沿纤维0°方向开裂的现象,因此S12在水淬过程中表现出更为复杂的开裂模式。通过有限元分析发现,水淬过程中,S4和S8样品6/7层裂纹出现了先开裂后闭合的趋势,这可能是该样品中主裂纹扩展“挤占”次裂纹空间所致。通过对样品在水淬过程中的应力计算,发现样品尺寸增大时,由于温度梯度引起的热应力增加,S8和S12样中的应力接近40 MPa,因此出现了基体开裂现象。