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  航空发动机涡前温度每进步100℃，推力可增加20%以上。SiC/SiC陶瓷基复合资料在1650℃以下的热端部件不光具有长寿命，并且可显着进步航空发动机推重比。带环障涂层EBC的SiC/SiC（EBC-SiC/SiC）热端部件会遭受外来物磕碰损害（FOD），损害后还需要继续接受高温、机械载荷和氧化腐蚀的热-力-氧耦合效果。毫米级（＞1mm）金属颗粒在不同速度单次磕碰EBC-SiC/SiC的损害及损害后高温力学执役行为研讨尚有缺乏。中科院SCI力学一区TOP期刊《Engineering Fracture Mechanics》宣布了西北工业大学题为“High-velocity impact damage by projectile and tension after impact behavior at 1300℃ for SiC/SiC with Environment Barrier Coating”的论文，西工大航空学院刘斌副研讨员（榜首作者）与西工大超高温结构复合资料要点试验室刘永胜教授为一起通讯作者。试验重视了直径2mm金属球体在177.5m/s~252.7m/s不同速度下磕碰EBC-SiC/SiC复合资料的损害及1300℃拉伸剩下强度。经过光学显微镜、SEM和工业CT技能调查剖析了不同标准的磕碰损害以及高温拉伸损害扩展与开裂进程。

  SiC/SiC复合资料选用国产第三代SiC纤维，基体与界面相为CVI工艺， 资料密度为2.5g/cm-3， 孔隙率约10%。环障涂层为Si/Yb2Si2O7/Yb2SiO5，喷涂工艺为大气等离子喷涂技能，厚度约150微米。图2为磕碰后试样正面和反面损害与磕碰速度的对应联系。当速度低于241m/s时，正面只会呈现较金属球体直径略大的涂层掉落。当速度接近241m/s左右时，正面涂层掉落面积急剧增大，反面也呈现较大规模的涂层掉落，且SiC/SiC呈现了显着凹坑。当速度上升至252.7m/s时，反面涂层掉落面积超越正面。经过μCT扫描不难发现，金属球体磕碰正下方呈现损害之外，还导致了超出球体投影面积的分层损害，如图3所示。因而，2mm钢球磕碰EBC-SiC/SiC使其正面产生开裂的能量为0.115J/mm2。关于碰击对侧反面涂层掉落的临界值约为0.05J/mm2。

  图4为碰击后高温拉伸的试样描摹、应力-应变曲线以及屈服应力与开裂应力。SiC/SiC的高温拉伸力学特性受此类碰击载荷十分灵敏，表现出屈服应力、应变(σy, εy) 和开裂应力、应变(σb, εb)的显着下降，并且应力较应变更为灵敏。

  将高温拉伸断口在扫描电镜下进行调查发现断口外表有不同程度的附着物，对其进行EDS成份剖析发现主要是环障涂层的稀土元素等，契合稀土硅酸盐高温分化的剖析

  。因而，文章发现了有环障涂层的SiC/SiC复合资料在1300℃高温拉伸损坏进程中，最早产生裂纹的断面因附着稀土硅酸盐及其分化物，就此附着程度能够直接剖析验证SiC/SiC复合资料在不同标准下的损害演化进程，即地道裂纹→基体裂纹→部分纤维开裂→全体纤维瞬间开裂。

  当2mm钢球碰击速度低于241m/s时，碰击正面EBC只会呈现较钢球直径略大的涂层掉落，高于此速度时，正面涂层掉落面积急剧增大，反面也呈现较大规模的涂层掉落，且SiC/SiC呈现了显着凹坑。当速度上升至252.7m/s时，反面涂层掉落面积超越正面，且除钢球磕碰正下方SiC/SiC呈现损害之外，还导致了超出球体投影面积的分层损害。SiC/SiC的高温拉伸力学特性受此类碰击载荷十分灵敏，表现为屈服应力、应变和开裂应力、应变的显着下降，并且应力较应变更为灵敏。文章还发现EBC及其分化物的在1300℃高温时侵入SiC/SiC复合资料的裂纹外表，可根据其附着程度直接剖析验证SiC/SiC复合资料在不同标准下的损害演化进程：地道裂纹→基体裂纹→部分纤维开裂→全体纤维瞬间开裂。作者未来的作业将重视粒径更小的非金属物的常温冲蚀及高温冲蚀损害以及热力氧执役行为。

  原标题：《西工大《EFM》：EBC-SiC/SiC磕碰损害后1300℃拉伸力学行为》

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