国家标准计划《连续纤维增强陶瓷基复合材料 高温水氧环境下拉伸性能试验方法》由 TC194(全国工业陶瓷标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国建筑材料联合会。
主要起草单位 中国国检测试控股集团股份有限公司 。
| 81 玻璃和陶瓷工业 |
| 81.060 陶瓷 |
| 81.060.30 高级陶瓷 |
在航空航天领域,高温结构陶瓷、超高温陶瓷、纤维复合材料和其他陶瓷基复合材料等具有重要的应用价值,是新材料研究的重要方向,亦是一个国家材料科学技术发展水平的重要标志之一。
特别是在飞行器长时飞行、大气层再入、跨大气层飞行和火箭推进系统等极端环境下,具有耐高温、高强度、抗氧化、耐烧蚀的高性能超高温结构材料,成为飞行器发展中一个重大关键技术,对飞行器制造与应用,推动我国航天航空事业更快发展有着举足轻重的作用。
随着航空工业的继续发展,航空发动机燃烧室的燃气温度和燃气压力还将不断提高,航空发动机 将面临更加苛刻的服役环境。
根据当前需要,新一代高推重比航空发动机热端部件的表面温度至少要达到 1200℃以上。
氧化物陶瓷及其复合材料具有优异的物理性能和高温力学性能,在航空发动机高温热端部件上展现出了巨大的应用潜力。
但在发动机工作环境中,除了超高温作用外,还要长期经受水蒸气和氧气的考验。
例如硅基非氧化物陶瓷易与水蒸气反应生成挥发性的Si(OH)4,导致其性能退化;当 CMCSiC在航空发动机环境中服役时,氧气、水蒸气等氧化介质可通过孔隙和裂纹扩散到 CMC-SiC内部,并与热解碳(PyC)界面、碳纤维反应。
此外,应力作用会促使 CMC-SiC基体开裂,进而加速PyC界面、碳纤维的氧化,在上述因素的共同作用下,CMC-SiC性能逐渐衰退,并最终失效。
因此,此类高温材料在高温水氧腐蚀环境下的可靠性评价尤为重要。
但目前我国针对高温、超高温材料,特别是超高温陶瓷及陶瓷基复合材料在1200 ℃以上高温环境(热-力-氧、 水氧腐蚀环境等)中的力学性能测试与可靠性评价方法、技术、配套设备及标准规范十分缺失,无法对高温水氧环境下材料的拉压、疲劳、蠕变等力学性能进行测试和评价。
本标准规定了在200 ℃~1500 ℃不同氧气及水蒸气分压环境下,连续纤维增强陶瓷基复合材料拉伸性能试验的试验方法。 本文件适用于单向,双向和多向连续纤维增强陶瓷基复合材料沿一个主增强轴高温水氧环境下拉伸性能的测定。本文件也适用于双向和多向连续纤维增强陶瓷基复合材料偏轴高温水氧环境下拉伸性能的测定。