SiC_f/TC17复合材料界面剪切强度测试与有限元分析

李虎^1,2，范王腾飞¹，王敏涓¹，黄旭¹，黄浩^1,2

1. 中国航空发动机集团先进钛合金重点实验室2. 中国航发北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室

摘 要：界面强度对钛基复合材料的性能有重要影响。采用纤维顶出实验（push-out test）对连续SiC纤维增强TC17复合材料的界面剪切强度进行了测试,采用SEM观察了样品的形貌。以纤维/基体完全分离后的摩擦力为出发点,采用有限元方法确定了复合材料成型过程中残余应力的产生温度,并计算了残余应力的分布,比较了顶出实验样品制备前后残余应力的变化情况及样品厚度、体积分数对残余应力分布的影响;采用内聚力模型（CZM）分析了界面的化学结合强度。结果表明:SiC_f/TC17复合材料高温成型后的冷却过程中开始产生残余应力的温度为775℃;顶出实验样品制备后界面处生成了残余剪切应力,其大小和分布与样品的体积分数和厚度相关,界面处的残余剪切应力造成了界面剪切强度的测试结果与界面化学结合强度的差异;室温下SiC_f/TC17复合材料的界面化学结合强度约为450 MPa。

关键词：钛基复合材料;界面强度;残余应力;内聚力模型;有限元分析;