预制体结构对C/C复合材料力学性能、断裂行为以及热物性能的影响

来源：机械工程学报杂志2018年第9期北京时间：

作者：庞生洋, 胡成龙, 杨鸷, 汤素芳

单位：中国科学院金属研究所 沈阳 110016

摘要：采用电耦合化学气相渗（Electric-coupling chemical vapor infiltration，E-CVI）工艺制备了C/C复合材料，系统研究了增强体类型、铺层方向对C/C复合材料力学性能、断裂行为和热物理性能的影响。结果表明，以碳毡作为增强体的C/C复合材料具有最差的力学性能；无纬布C/C和斜纹布C/C随着铺层秩序从0°/0°、0°/90°变化到0°/45°，其拉伸强度、弯曲强度和模量依次降低。在拉伸载荷下，0°/0°无纬布C/C的断裂行为主要表现为0°纤维束的拔出和断裂；0°/90°无纬布C/C表现为90°纤维层的界面脱粘和基体开裂，以及0°纤维束的拔出与断裂；0°/45°无纬布C/C表现为纤维与基体沿着±45°和90°纤维层的界面脱粘与基体开裂，以及±45°和0°纤维束的拔出。纤维预制体对C/C复合材料力学性能的影响主要取决于加载方向的纤维含量和取向、孔隙分布以及纤维束之间的界面结合。对于热物理性能，0°/90°无纬布C/C具有最小的热膨胀系数，碳毡C/C最大；0°/45°无纬布C/C具有最高的热导率，碳毡C/C最小；0°/90°无纬布C/C具有最大的TSR值。纤维预制体对C/C复合材料热物理性能的影响主要依赖于测量方向上纤维含量和取向，以及热解炭片层的取向。

关键词：C/C复合材料,电耦合CVI,断裂行为,力学性能,热物理性能,碳纤维预制体；

基金资助：国家自然科学基金资助项目（U153720046）。