燃气环境中碳/碳复合材料循环载荷下的损伤机理

摘要

将覆有SiC涂层的C/C材料置于甲烷燃气风洞中进行了循环载荷试验.应力-应变迟滞回环面积和棘轮应变的变化同时表明材料受到的损伤大部分发生在前50次循环,之后随着循环次数的增加,损伤的积累逐渐趋于稳定状态.材料在风洞环境下受到氧化,呈现出层状氧化形貌,这是由于碳纤维和碳基体之间不同的氧化速率所致.经过循环加载而未断裂的试样的残余强度比原始强度降低了19%,仅遭受氧化而未循环加载的试样强度相对原始值降低了38%.对试样的横截面微结构进行观察发现材料受到循环载荷后纤维/基体界面发生脱粘现象.拉伸实验中的实时声发射信号表明,只有当拉伸应力大于材料遭受的最大历史载荷时,试样才会发生明显的损伤.