Mini SiC/SiC 复合材料的拉伸性能及可靠性分析

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在航空发动机市场上,目前大多数国家都把重点放在进一步提高推重比和降低服务成本上,这意味着要求热端结构部件具有优良的耐高温性。传统镍基高温合金的工作温度为1100 ℃左右,而最新研发的航空发动机,其推重比为12~15,发动机涡轮平均进口温度都将达到1800 ℃左右。因此,传统高温合金已经不能满足热端结构部件的工作要求。 因此,开发新型轻质且具备高强度、耐高温、长寿命特点的发动机热端结构部件材料已经是当务之急。连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CMC)可以满足以上各种要求,其能够改善陶瓷生来就有的脆性,且具有耐高温、耐腐蚀、低密度、高硬度等特性。因此,CMC被认为可以替代高温合金成为新一代热端结构材料。 目前,研究最多的CMC就是C/SiC、SiC/SiC复合材料。与C/SiC复合材料相比,SiC/SiC复合材料具有更优良的抗氧化性能,能够克服韧性差和抵抗外来冲击载荷性能较差的缺陷。因此,将SiC/SiC复合材料应用于航空发动机的热端结构部件,能够显著提高发动机的推重比。不仅在航空领域应用广泛,SiC/SiC复合材料在化工领域中是制造密封环的理想材料;而且,在核聚变反应堆中,SiC/SiC复合材料可应用于包层结构、包层流道内衬和转换器等方面。 随着SiC/SiC复合材料的应用范围愈加广泛,且大量应用于尖端领域,因此可靠性在SiC/SiC复合材料的实际应用中起着极其重要的作用。此外,可靠性与工作人员安全、经济效益密切相关;同时,在诸多的设计准则中,可靠性和性能同等重要。因此,对SiC/SiC复合材料可靠性进行研究显得十分重要和迫切。 为此,我们以Mini SiC/SiC复合材料为研究对象,测试其拉伸性能,分析其可靠性,为SiC/SiC复合材料的设计、制备与应用提供一定的参考和依据。