温压-原位反应法制备C/C-SiC复合材料的压缩特性和破坏分析

"本文主要探讨了通过温压-原位反应法(WC-ISR)制备的C/C-SiC复合材料的压缩性能及其破坏机理。研究发现，这种材料在纵向和横向都有良好的压缩强度，同时表现出不同的破坏模式。随着碳纤维和SiC含量的增加，材料的压缩性能增强，而基体炭含量的增加则对其性能产生负面影响。" 在温压-原位反应法制备C/C-SiC材料的过程中，短炭纤维、炭粉、Si粉、树脂和粘结剂作为基本原料，经过WC-ISR工艺处理，形成了具有高性能的C/C-SiC制动材料。这种材料的特性在于其独特的力学性能，尤其是在压缩方面表现优异。根据研究，C/C-SiC材料的纵向压缩强度可以达到118.2MPa，这表明它在承受垂直于材料平面的载荷时具有很高的抗压能力。当受到纵向压力时，材料通常经历韧性断裂，主要以对角剪切的方式发生破坏，这赋予了材料一定的变形能力，有利于吸收能量，防止瞬间破裂。 另一方面，横向压缩强度则为86.9MPa，显示了材料在平行于材料平面的受压状态下的强度。然而，横向压缩破坏主要表现为脆性断裂，以多层复合剪切破坏为主，这意味着在横向压力下，材料可能更容易出现无预警的断裂，降低了材料的稳定性。 进一步的研究揭示了C/C-SiC材料的性能与各组分含量的关联。增加碳纤维的含量，会显著提升材料的压缩性能，这是因为碳纤维能提供更好的结构支撑和应力分散效果。同样，增加SiC含量也有助于提高材料的强度。然而，基体炭含量的增加却对材料的压缩性能产生不利影响，这可能是由于过多的炭基体可能导致内部结构的不均匀性，从而减弱了材料的整体力学性能。 C/C-SiC材料的压缩性能受其组成成分的比例调控，尤其是碳纤维和SiC的比例，这对于优化材料制备工艺和提升材料性能具有重要的指导意义。通过精细调控这些参数，可以制造出更适合特定应用需求的高性能C/C-SiC复合材料。同时，了解其破坏机理对于材料的设计和使用安全也有着至关重要的作用。