彎-彎疲勞加載對2D-C/C復合材料熱膨脹性能的影響①

楊曉輝，盧錦花，李克智，張守陽，楊 茜，曾燮榕

(1.西北工業(yè)大學凝固技術國家重點實驗室，西安 710072;2.深圳大學 深圳市特種功能材料重點實驗室，深圳 518060)

0 引言

C/C復合材料已廣泛用于航空航天領域［1－2］。在飛行器鼻錐、機翼前緣、火箭發(fā)動機噴管喉襯及飛機剎車盤等高溫環(huán)境應用中，其熱物理性能的好壞對其服役壽命而言至關重要。其中，熱膨脹性能直接決定了材料的結構尺寸穩(wěn)定性，影響到材料的應力分布狀態(tài)及抗熱震性能［3］。因此，研究C/C復合材料的熱膨脹性能非常重要。有關C/C復合材料的熱膨脹性能的研究已有一些報道［4－10］，但作為一種高溫結構材料，其使用過程中不可避免地會遇到疲勞加載的情況，其內部的應力分布和微觀結構會隨之發(fā)生變化，那么疲勞加載到底對其熱膨脹性能有無影響或影響情況如何，國內外尚未有過此方面的報道。研究有關疲勞加載對C/C復合材料熱膨脹性能的影響有一定的工程應用意義。

本文進行了2D－C/C復合材料的熱膨脹性能測試，并著重研究了其在不同彎－彎疲勞加載條件下的熱膨脹性能的變化規(guī)律，從材料內部微觀組織結構變化的角度，分析了其變化規(guī)律的機理。

1 實驗

1.1 材料制備

實驗材料由西北工業(yè)大學C/C復合材料工程技術中心提供，采用2D針刺炭氈作為預制體，經過熱梯度化學氣相工藝進行致密化，然后進行石墨化處理，最終得到φ100 mm×200 mm的C/C復合材料柱狀構件，其體密度為(1.77 ±0.01)g/cm3，纖維體積分數為22% ～24%，孔隙率為23% ～25%。

1.2 疲勞實驗

實驗設備:PLD－10型電液伺服疲勞試驗機西安力創(chuàng)公司，上壓頭半徑為3 mm，下支座半徑為2 mm。……