陶瓷基复合材料界面微区力学行为的研究进展

TB332; 作为热结构材料,陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)在航空航天领域应用潜力巨大.连续纤维的引入解决了陶瓷脆性大的问题,而纤维与基体间微小区域——界面层的设计是保证CMC具有高韧性的关键.一直以来相关研究主要集中于界面层与CMC宏观力学性能之间的关系,受限于表征难以深入研究界面层微区力学行为的困难.随着微纳力学测试与聚焦离子束(focused ion beam,FIB)技术的发展,近些年来对于CMC界面层结合强度以及其失效行为的表征逐渐增多.在此基础上,本文综述CMC中界面层的作用以及界面剪切强度的影响因素与调控机制,同时汇总当下通过直接或间...

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Published in材料工程 Vol. 52; no. 4; pp. 1 - 11
Main Authors 郝浩辉, 党潇琳, 马晓康, 丁金雪, 范晓孟
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西北工业大学 超高温结构复合材料重点实验室,西安 710072 01.04.2024
Subjects
陶瓷基复合材料
微区力学行为
界面剪切强度
界面层
ceramic matrix composite
interphase
micro-mechanical behavior
interface shear strength
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2021.001263

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Summary:TB332; 作为热结构材料,陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)在航空航天领域应用潜力巨大.连续纤维的引入解决了陶瓷脆性大的问题,而纤维与基体间微小区域——界面层的设计是保证CMC具有高韧性的关键.一直以来相关研究主要集中于界面层与CMC宏观力学性能之间的关系,受限于表征难以深入研究界面层微区力学行为的困难.随着微纳力学测试与聚焦离子束(focused ion beam,FIB)技术的发展,近些年来对于CMC界面层结合强度以及其失效行为的表征逐渐增多.在此基础上,本文综述CMC中界面层的作用以及界面剪切强度的影响因素与调控机制,同时汇总当下通过直接或间接手段测试界面剪切强度的方法,重点总结微纳力学手段下纤维push-out/push-in以及微柱压缩等方法的适用条件以及差异,报道这些方法在界面区失效机制研究方面的进展,并指明尚存在的一些问题.其中,纤维push-out/push-in可以反映基体应力作用对界面剪切强度的影响,但测试结果可能受到外部因素的影响;而微柱压缩测试则更多地反映界面层本征特性,无法反映基体应力对界面剪切强度的影响,也无法反映纤维拔出过程.最后展望未来的研究方向:进一步拓展界面微区力学行为的表征方法,同时确定微区力学与宏观力学性能间的影响机制并建立模型,最终实现CMC的界面层优化.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2021.001263