文档名：陶瓷基复合材料界面微区力学行为的研究进展
摘要：作为热结构材料,陶瓷基复合材料(ceramicmatrixcomposites,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(focusedionbeam,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.
Abstract：Ceramicmatrixcomposites(CMC)haveexcellentapplicationpotentialintheaerospacefieldasthermalstructurematerial.Theintroductionofcontinuousfiberssolvestheproblemofhighbrittlenessofceramics,andtheinterphase.Amicroareabetweenfiberandmatrix,playsanimportantroleinguaranteeingthehightoughnessofCMC.Inthelastdecades,relevantresearchmainlyhasfocusedontherelationshipsbetweentheinterphaseandthemacroscopicmechanicalpropertiesofCMC.Duetothelimitationofcharacterizationtechnology,itisdifficulttostudydeeplythemicro-mechanicalbehaviorintheinterfaceregion.Withthedevelopmentofmicro-nanomechanicaltestingandfocusedionbeam(FIB)technology,thecharacterizationofCMCinterfaciallayerbondingstrengthanditsfailurebehaviorhavegraduallyincreasedinrecentyears.Onthisbasis,theinterphaseroles,theinfluencingfactorsofinterfacialshearstrengthandtheregulationmechanismofinterphasewerereviewed.Thecurrentmethodsoftestinginterfaceshearstrengthbydirectorindirectmeansweresummarized.Theapplicableconditionsanddifferencesoffiberpush-out/push-inandmicropillarcompressionmethodsweresummarizedempathetically.Theprogressinfailuremechanismoftheinterfacialzonewasrevealed,andsomeremainingproblemswerepointedout.Thefiberpush-out/push-intestcanreflecttheinfluenceofmatrixstressontheinterfacialshearstrength,butthetestresultsmightbeinfluencedbyexternalfactors.Andthemicropillarcompressiontestprimarilyreflectstheintrinsicpropertiesoftheinterphase,andcan'treflecttheinfluenceofthematrixstressontheinterfacialshearstrength,norcanitreflectthefiberpull-outprocess.Finally,thefutureresearchdirectionsareprospected:furtherexpandingthecharacterizationmethodsofthemechanicalbehavioroftheinterfacemicro-zone,whileclarifyingtheinfluencemechanismbetweenthemicro-mechanicalbehaviorandthemacroscopicmechanicalproperties,andestablishingrelevantmodels,ultimatelyachievingtheoptimizationoftheinterfacialzoneofCMC.
作者：郝浩辉 党潇琳 马晓康 丁金雪 范晓孟Author：HAOHaohui DANGXiaolin MAXiaokang DINGJinxue FANXiaomeng
作者单位：西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,西安710072
刊名：材料工程
Journal：JournalofMaterialsEngineering
年，卷(期)：2024, 52(4)
分类号：TB332
关键词：陶瓷基复合材料 界面层 微区力学行为 界面剪切强度
Keywords：ceramicmatrixcomposite interphase micro-mechanicalbehavior interfaceshearstrength
机标分类号：TB332TQ342TG146.21
在线出版日期：2024年4月28日
基金项目：国家自然科学基金陶瓷基复合材料界面微区力学行为的研究进展[
期刊论文] 材料工程--2024, 52(4)郝浩辉 党潇琳 马晓康 丁金雪 范晓孟作为热结构材料,陶瓷基复合材料(ceramicmatrixcomposites,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...参考文献和引证文献
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