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      研究硅碳棒不同冷卻孔數量和排列方式
        SiC/SiC復合材料硅碳棒在1350℃空氣中的拉伸疲勞性能,開孔數量分別為1個、5個、10個(矩形排列)及11個三角形排列),平均孔徑為0.5mm,軸向、橫向孔間距分別為3mm,2mm。測試結果顯示,復合材料拉伸強度受孔數量影響不大,但疲勞壽命隨孔數量的增加而縮短,三角形排列的11個孔硅碳棒試樣的疲勞性能最差。開孔造成疲勞性能下降的主要原因是孔洞周圍纖維的氧化與脆化,當開孔數量增加時,硅碳棒試樣內部產生多個裂紋源,進一步加劇了纖維的氧化脆化,導致纖維承載能力下降。因此,部件打孔設計時應避免類似的三角形排列方式,并將孔排布在安全的距離上。但的研究顯示,開孔(孔徑與硅碳棒試樣寬度的比值為0.24)對SiC/SiC-B,C復合材料在1200℃空氣和蒸汽環境中的疲勞性能影響不大,這是因為該復合材料具有多層自愈合的SiC-B,,C基體,可在高溫下形成液態玻璃相,能夠有效封填基體裂紋,阻止氧氣通過裂紋進人復合材料內部損傷纖維,SEM表征也證實斷裂面上沒有出現大面積的氧化區域,疲勞性能受氧化的影響較小。
        研究了開孔SiC/SiC復合材料硅碳棒試樣的高溫保時疲勞性能及蠕變性能,硅碳棒試樣中心開一個孔,孔徑分別為2.286mm和4.572mm(兩種硅碳棒試樣的孔徑與硅碳棒試樣寬度的比值為0.2)。保時疲勞試驗在1204℃的空氣環境中進行,加載至峰值應力后保持恒定,每隔2h以1.24x10的應變速率進行一次卸載和重加載,應力比為0.OS,該試驗結果顯示:硅碳棒試樣應變累積量隨凈截面應力水平的增加以及測試時間的延長而增加,開孔硅碳棒試樣的應變累積模式與無孔硅碳棒試樣的類似,孔徑的影響很小,可能與硅碳棒試樣具有相同的孔徑/硅碳棒試樣寬度有關。模擬計算結果顯示,測試時間內,孔對硅碳棒試樣應變分布的影響僅限于孔周圍區域,不會影響遠離孔區域的應變累積,遠離孔區域的應變累積量與無孔硅碳棒試樣的接近,而孔周圍的應變累積量明顯增大,孔周圍的蠕變應變比硅碳棒試樣邊緣大九倍。www.airaffairphoto.com
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