单向纤维增强高温氧化铝陶瓷辊棒单轴拉伸行为

　　采用细观力学方法对单向纤维增强耐高温陶瓷管的单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用Budiansky-Hutchinson-Evans(BHE)剪滞模型分析了出现损伤时的细观应力场，结合临界基体应变能准则、应变能释放率准则以及Curtin统计模型三种单一失效模型分别描述耐高温陶瓷管基体开裂、界面脱粘以及纤维失效三种损伤机制，确定了基体裂纹间隔、界面脱粘长度和纤维失效体积分数。将剪滞模型与3种单一失效模型相结合，对各个损伤阶段的应力-应变曲线进行模拟，建立了准确的强韧性预测模型，并讨论了界面参数和纤维韦布尔模量对损伤以及应力-应变曲线的影响。与室温下耐高温陶瓷管单轴拉伸试验数据进行了对比，各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好。以聚硅氧烷类有机硅树脂YR3370(GEtoshibasilicones)裂解生成的无定形SixOyCz陶瓷为基质，以0.8μmSiC颗粒为非连续增强介质，制备了一种SiC/SixOyCz非连续增强耐高温陶瓷管。含SiC颗粒50%的素坯在99.99%N2气流中于1100-1300℃下保温1h，所制备的耐高温陶瓷管密度可达2.27g/cm3，维氏硬度可达741kg/mm2。通过结构模拟和强度计算分析了SiC/SixOyCz耐高温陶瓷管的力学性能，其结构特点是连续的无定形SixOyCz耐高温陶瓷管质包围着分散的作为非连续增强介质的SiC颗粒，基质与增强介质之间具有合理的热匹配。

　　采用以陶瓷材料为母体制备光子晶体是光子晶体制备的一个重要研究发展方向。本文介绍了耐高温陶瓷管光子晶体的几种主要的制备方法以及光子晶体在微波和红外、可见光频段中的应用。基于功能陶瓷所具有丰富的光/电功能可以制备耐高温陶瓷管光子晶体，文中介绍了可调带隙光子晶体和光子晶体中自发辐射方面的一些研究成果。耐高温陶瓷管光子晶体由于具有折射率高，功能广泛，制备手段多样等特点，因而具有广泛的应用前景，如用作电场调节的光开关和在显示领域中基于光子晶体各向异性发光特点的具有定向光发射性能的光源。利用平均化方法提出了倾斜内锁型三维机织耐高温陶瓷管弹性性能分析的三维细观力学模型，对材料的弹性性能进行了预测。这个力学模型考虑了倾斜内锁型三维机织耐高温陶瓷管经向纤维束的弯曲和纬向纤维束的平直，纤维束的横截面形状尺寸和相邻纤维束之间的孔洞以及材料制造过程中碳纤维性能下降对弹性性能的影响。基于层合板理论，提出两种单胞应变状态假设分别对材料的九个弹性常数进行了推导计算，结果表明两种方法理论的预测值非常接近。计算结果与实验值比较吻合，表明所提出的细观力学模型是合理的，可以为纺织耐高温陶瓷管的优化设计提供有价值的参考。

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