C/SiC陶瓷基复合材料具有较好的高温力学性能,是航空航天领域重要的热结构材料之一。采用化学气相渗透法(CVI)制备C/SiC,在基体内部往往存在孔洞缺陷,不仅影响材料的力学性能,且在高温应力氧化环境下成为氧化性气氛扩散的通道,加速材料的氧化进程。
为了研究孔洞缺陷对C/SiC复合材料性能的影响,需要对缺陷的尺寸和分布进行精确的表征,建立准确的材料细观结构模型。本文利用μ-XCT(EasyTom 150型微米CT)对二维平纹编织C/SiC试样进行扫描分析,基于CT切片数据中各组分灰度值的统计结果,利用交互式阈值分割法将切片图像区域分别定义为纤维(色阶阈值25472~28360)、基体(色阶阈值≥28470)和孔洞(色阶阈值≤25472),并采用AVIZO软件建立材料的三维显微结构模型。对所识别的孔洞,定义形状参数为孔洞表面积与等体积球面表面积之比,并计算每个缺陷的体积含量。
通过重构模型和缺陷分析发现:孔洞缺陷含量为4.6%,且孔洞缺陷分布大多集中在远离材料原始表面的中心位置;孔洞缺陷的体积含量分布符合Weibull分布。缺陷以小体积缺陷为主。缺陷形状参数分布符合Weibull分布,当形状参数较大时,则表明相对表面积较大,对材料的应力氧化性能有较大影响。研究结果对于了解C/SiC制备缺陷的分布特征具有重要意义,可为建立材料缺陷与性能之间的关联关系奠定基础。
05月21日
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05月23日
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2016年11月01日 中国 广州市
损伤与断裂力学及其工程应用研讨会(2016)