正交铺层PIP-SiCf/SiC复合材料的水淬失效行为

作者：高晔; 姜卓钰; 周怡然; 吕晓旭; 宋伟; 焦健^*

来源：材料工程, 2022, 50(03): 166-172.

• SiCf/SiC复合材料
• 铺层方式
• 水淬实验
• PIP工艺
• 内聚力模型

铺层方式是影响预浸料铺贴工艺制备SiCf/SiC复合材料抗热震性能的关键因素之一。以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的SiCf/SiC复合材料为研究对象，基于内聚力模型，对不同正交铺层方式的方形试样开展1200℃高温水淬实验及有限元仿真研究。结果表明：水淬过程中试样表面温度急剧下降，芯部与表面存在较大温差，顶角与芯部温差最高可达1077℃,导致复合材料的主要失效模式为层间开裂和基体开裂，且试样层间开裂位置与铺层方式有关。由模拟结果可知，由于正交铺层方式的不同，试样的层间开裂位移也存在显著差异：[0/90]与[0/90/0]两种铺层方式层间主裂纹开裂位移约为0.61 mm,而[0/0/90/90]铺层主开裂位移仅为0.04 mm。此外，随着水淬时间的增加，层间主裂纹开裂位移逐渐增大，而次裂纹在开裂后逐渐发生闭合现象。

• 单位
  中国航发北京航空材料研究院; 中国航发沈阳发动机研究所