軸編C/C復(fù)合材料組分材料有效性能①

方國(guó)東，韓杰才，梁 軍，孟松鶴，楊 宇

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 特種環(huán)境復(fù)合材料技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)試驗(yàn)室，哈爾濱 150080;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站，哈爾濱 150001)

0 引言

由于C/C復(fù)合材料在制備的過程中經(jīng)歷了炭化和石墨化等高溫過程，所以其內(nèi)部組分材料炭纖維和基體性能較固化時(shí)的性能都發(fā)生了很大的變化［1］。研究人員致力于利用組分相材料的性能表征復(fù)合材料的性能，建立組分材料的性能與最終復(fù)合材料性能的聯(lián)系，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［2］。但目前由于組分材料原位性能的缺乏，嚴(yán)重阻礙了復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

獲得復(fù)合材料組分材料有效性能的方法有很多，Steen和Valles［3］從改進(jìn)的剪滯模型得到啟發(fā)，利用拉伸試驗(yàn)標(biāo)定5個(gè)參量，確定纖維和基體彈性模量、界面摩擦系數(shù)和界面法向粘接強(qiáng)度。程添樂和夏源明［4］利用混合率和Evans等導(dǎo)出的加載后卸載-再加載應(yīng)力-應(yīng)變曲線遲滯回環(huán)和組分材料力學(xué)性能之間的關(guān)系，反推出纖維的原位模量。Ojard等［5－6］通過纖維束測(cè)試或納米壓痕的方法，確定陶瓷基復(fù)合材料內(nèi)部纖維束的彈性模量，但組分相還很難從復(fù)合材料中剝離出來，且依賴于設(shè)備測(cè)量精確度等因素。Song等［7－8］對(duì)編織復(fù)合材料進(jìn)行橫向單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，結(jié)合編織復(fù)合材料的有限元計(jì)算模型，反推原位基體性能。該方法要求編織復(fù)合材料橫向壓縮試驗(yàn)主要是基體剪切破壞，但纖維束的影響還是很難剔除，這種試探性反推方法只能針對(duì)這種特定織構(gòu)的編織復(fù)合材料。……