界面相对碳纤维增韧碳化硅复合材料性能的影响尹洪峰，徐永东，成来飞，张立同西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安772研究了热解碳界面相对复合材料性能的影响。结果明适当选择界面相厚度，可获得弯曲强度和断裂韧性都较高的碳纤维增，碳化硅复合材料。从界面相厚度对界面结合强度和脱粘面上的滑移阻力线形状及断裂形式的影响。

　　纤维增韧陶瓷基复合材料的力学性能取决于纤维基体和界面的性能以及纤维在基体中的分布情况。界面性能决定了纤维引入的效果，并在很大程度上影响复合材料的断裂形式。纤维的增韧作用在尹由此而产生的纤维脱粘桥联和拔出等能量耗损机制。为达到纤维增韧的目的，复合材料的界面性ftiurMMgmti7件1确保复合材料在断裂过程中产生界面脱粘，而脱粘是纤维桥联和拔出的前提条件；满足条件2复合材料在断裂过程中纤维拔出得长增韧效果好；条件3要求在复合材料制备过程中残余应变足够小，使坫体和纤维不致开裂实际由纤维和基体纟。成面改性方法12.热解碳是陶瓷基复合材料常选的界面相材料，对此己做了不少研但大多以维和维！材料为研宄对象，以多维复合材料来研宄界面性能对复合材料性能影响的报道甚少1本工作以减压化学气相浸渗化，01技术制备复合材料，研究了热解碳界面相厚度对维碳纤维，韧碳化硅反合村料力学性能和断裂形式的影响。

　　1实验1.1材料制备实验所碳纤维预制体如文献7所述，纤维体积分数为40.利刖沉技术制备复介材料。热解碳界面相制备以丙烯为源物质。闱气为稀释气体沉积温度为8001000，系统总乐为3，10出！。界面相厚度以沉积时间控制，由质量增加十兑而得，并用描屯镜观察进验证。热解碳涂层度3按下式计算积热解碳后扫描电镜照片，可面光滑，沉积均勾。3冗基体以，5；013为源物质，氩气为稀释气体氢气为载气，以鼓泡的形式将反应物带入反应室，沉积温度为900 1.2性能测试和显微结构观察采点弯曲法测量复！材料的弯曲强设，试加载，率为0.51山同时录你载位移曲线。断裂韧性利用单边切口梁法进行测篇试样尺宽度为⑴切口深度为加载违率为0.051.断裂切性1兑公式文南犬7.力学性能测试均在1职195试验机上进行。利用扫描电子显微镜进行组织结构和断口观察。

　　2结果及讨论2.1界面相厚度对，81材料性能的影响由1和2可，随复合材料界面相厚度的变化，材料的力学性能发生变化，材料的力学性能*好，弯曲强度为318厘断裂韧性为14.7界面相厚度低于和高于⑴巧化时材料性能均有所降低，特别是无热解碳界面相时的材料性能*差。

　　热解碳界面相厚度对，31材料性能的影响归因于其对界面结合强度和脱粘面上滑移阻力的影响。无界面相的材料人，由于界面结合强度高，不能产生界面脱粘，现为脆性断裂，纤维的引入增，效果差。当有界面相存在时材料8，由于热解碳界面相断裂能很低1.8，满足脱粘条件，使复合材料现为非脆性断裂3，纤维起到增韦刃作用，断裂，性和弯曲强度较高。

　　热解碳的引入除使材料满足脱粘条件外，还可起到调节残余热应力和减小山脱粘血上刚糙引起的摩擦阻力的作用0，从而影响脱粘面上泔移阻力2.2界面相厚度对复合材料应力位移曲线的影响由3可，热解碳界面相厚度不同，复合材料力位移曲线为典型的韧化，合村料曲线。曲线可划分为部分第部分由加载开始节基体开裂应力为线弹性阶段第之阶段为，个*大栽荷非线性阶段；第3阶段为纤维拔出阶段。应力位移线的3个特征量也基体汗裂应力0似大哉荷，和纤维拔出时载荷下降快慢程度。由1和3可随界面相厚度，加71增大，这是由于m纤维体枳分数分别为汗维基体和复介材料的弹性模量；为纤维半径；9为基体残余应力山于含热解碳界面相的复合村料脱粘均发生在界面相内，可以认为3种含界面相的复合材料接近则取决于由于随热解碳界面相杈度的增加基体轴向残余应力减小913，所以材料，基体开裂应力*大。当界面相较薄或无界面相，由于基体和纤维的热膨胀系数相差很大，残余热应力很大，常使基体产生裂纹4.

　　*大载荷对应于复合材料内纤维束的断裂强度。纤维的强度可用两参数界1函数。

　　两个特征量是5和册，分别为纤维有50断裂时又寸应的强度和征纤维中缺陷分布的量。复合材料中纤维的强度取决于纤维的原始强度和在材料制备过程中纤维的损伤程度。，研宄了热解碳涂层厚度对碳纤维强度的影响，结果明当厚度大于17时，随厚度的增加，由于纤维与涂层的热膨胀系数+同。4安下式降低13减轻沉积3汉，1对纤维的损伤。由扫电镜观察可知热解碳涂覆后的纤维未热裂纹，因此可预随界面相厚度的增加，界面相对纤维的保护作用，弧。这样应该存合适的界面相厚度使复介材料中纤维的强度*。在本试验条件下对应材料0，当界面相厚度大于该值时，界面相制备造成对纤维的损伤较大；而较薄时对纤维的保护作用不足，均使材料性能变差。关于这点有待试验进步验证。

　　应力位移曲线第3阶段的队伏卞要取决于纤维的强度分布参数册和脱粘血上的滑移阻力1的大小14.随热解碳界面相厚度的增加。径向残余热应力减小，滑移阻力减小。仅考虑滑移阻力对拔出曲线的影响，应该是材料0的载荷下降*慢，事实上在含热解碳界面相的复合材料中该材料降低*快。这可能是由于该材料中纤维强度分布函数参数；值较大。纤维集中断裂。使载荷降低很快。下节在定程度能证明这点。

　　2.3界面相厚度对复合材料断裂形式的影响5给出了4种村料的断形貌。可材料因无热解碳界面相，脆性断裂，为平滑断口1料3界面相较薄，由于材料存在热裂纹及滑移阻力较大，为台阶式断裂。纤维拔出少。材料，有明显的纤维拔出，且长短不。材料0纤维拔出长，说明滑移阻力小，但纤维拔出长度接近，可能是纤维强度分布函数参量册值较大，使纤维集中断裂。

　　3结论利用以技水制备维碳纤维，韧碳化娃复合材料，研宄了热解碳界面相对复合材料性能曲强度和断裂韧性都较高的碳纤维增韧碳化硅复合材料；界面相厚皮通过影响界面结。强度和脱粘面上的滑移阻力而影响复合材料的应力位移曲线的形状及断裂形式。