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高密度预制体制备炭/炭复合材料的弯曲力学性能与断裂机制
  • ISSN号:1003-6326
  • 期刊名称:《中国有色金属学报:英文版》
  • 时间:0
  • 分类:TG146[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083
  • 相关基金:Project (50802115) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2011CB605801) supported by the National Basic Research Program of China
中文摘要:

以丙烯作为碳源,氮气作为载气,采用初始密度为0.94g/cm3三维正交PAN基12K炭纤维预制体,利用自制的快速CVI炉制备基体热解炭结构为带状结构的C/C复合材料。力学性能测试结果表明,材料的弯曲断裂特征与制备过程中受到的高温热处理次数有关。从载荷-位移曲线来看,当C/C复合材料经过两次热处理时,C/C复合材料呈明显假塑性断裂特征。当C/C复合材料经过三次热处理时,载荷-位移曲线趋于稳定平滑,抗弯强度降低。从C/C复合材料断面的SEM图可以观察到材料断裂可以分为层间断裂和层内断裂,而层内断裂又因热解炭填充密度变化呈明显的分区断裂。由于热解炭和纤维含量在C/C复合材料中分布的差异,材料在不同的区域表现出不同的断裂特征,从而使得材料具备良好的弯曲强度同时具有一定的韧性特征。

英文摘要:

C/C composites with banded structure pyrocarbon were fabricated by fast chemical vapor infiltration(CVI),with C3H6 as carbon source,N2 as carrier gas,and three-dimensional(3D) 12K PAN-based carbon fabric with high density of 0.94 g/cm3 as preform.Experimental results indicated that the fracture characteristics of C/C composites were closely related to the frequency of high-temperature treatment(HTT) at the break of CVI process.According to the load?displacement curves,C/C composites showed a pseudoplastic fracture after twice of HTT.After three times of HTT,load?displacement curves tended to be stable with a decreasing bending strength at 177.5 MPa.Delamination failure and intrastratal fiber fracture were observed at the cross-section of C/C composites by scanning electronic microscope.Because the content of pyrocarbon and fibers has a different distribution in layers,the C/C composites show different fracture characteristics at various regions,which leads to good toughness and bending strength.

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期刊信息
  • 《中国有色金属学报:英文版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会
  • 主编:黄伯云
  • 地址:中国长沙中南大学
  • 邮编:410083
  • 邮箱:f-xsxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88830949
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-6326
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1239/TG
  • 邮发代号:42-317
  • 获奖情况:
  • 国家“双百”期刊,第二届全国优秀科技期刊评比二等奖,中国有色金属工业总公司优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊
  • 被引量:1159