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《南京航空航天大学》 2019年
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考虑纤维蠕变的CMCs高温蠕变细观力学模型研究

鞠晓蓉  
【摘要】:编织SiCf/SiC陶瓷基复合材料作为航空发动机热端部件的重要应用材料,长期高温服役环境下易发生蠕变,对于发动机的使用寿命有着至关重要的影响。本文以可以作为编织材料一根纱线的SiCf/SiC小复合材料为主要研究对象,研究其高温蠕变性能。为排除氧气在高温下对材料性能研究的影响,本文搭建了一套适用于SiCf/SiC小复合材料高温测试的新装置,并开展1400℃惰性气体保护环境下的蠕变应变-时间曲线测试,所用小复合材料类型包括SiC/PyC/SiC小复合材料和SiC/PyC+SiC/SiC小复合材料。试验测试结果显示,1400℃惰性气体保护氛围下的SiCf/SiC小复合材料进行蠕变测试时,两类材料在适当载荷加载时,均能够呈现出减速蠕变阶段的特征,在承受载荷较大时均更易发生蠕变断裂。对于发生蠕变断裂的试验件,SiC/PyC/SiC小复合材料1400℃12kg砝码加载时蠕变断口呈现脆性断裂特征,而SiC/PyC+SiC/SiC小复合材料在1400℃24kg砝码加载时蠕变断口并不平整,呈现“扯出”状。为进一步研究SiCf/SiC小复合材料高温蠕变规律,本文建立了一种考虑组分蠕变的SiCf/SiC小复合材料高温蠕变细观力学模型,该模型同时结合SiCf/SiC小复合材料基体开裂、界面脱粘、纤维断裂等失效机理,最终输出SiCf/SiC小复合材料蠕变应变-时间曲线。通过模型输出曲线与试验数据进行对比,证明该模型具备描述SiCf/SiC小复合材料高温蠕变应变随时间变化规律的能力,是可行的。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB332

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