2D SiC_(f)/SiC中温热冲击损伤与面内剪切性能退化规律OA北大核心CSTPCD

SiC_(f)/SiC复合材料热冲击损伤是航空发动机热端部件应用中需要解决的关键问题。本研究利用全自动精准控温的热冲击设备,在1200℃测试了2DSiC_(f)/SiC的热冲击性能,拟探究热冲击损伤与面内剪切性能退化之间的相关性。结果表明,随着热冲击次数增加,2D SiC_(f)/SiC涂层表面出现硼硅酸盐玻璃(BSG)气泡,SiC基体氧化,BN界面脱黏加剧,但并未影响基体开裂、纤维桥联等损伤机制。因此,2DSiC_(f)/SiC的面内剪切应力-应变曲线依然呈双线性。热冲击产生的热膨胀失配及SiC基体氧化导致面剪模量由78.5GPa降低至63.6 GPa,面剪比例极限应力由128.9 MPa降低至99.3 MPa,面剪强度由205.8 MPa降低至187.3 MPa。根据面内剪切混合定律,BN界面脱黏加剧是剪切模量退化的关键因素。基体开裂应力公式表明,氧化后SiC基体体积分数下降,进一步降低了面剪比例极限应力。基于修正刚体块滑移模型,利用纤维台阶间距能够有效预测面剪强度的下降规律,且理论计算结果与实际值误差小于20%。