Z-pin增强刚玉管I型应变能释放率

　　碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预成型体，通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织刚玉管层压板。通过双悬臂梁试验研究Z-pin增强平纹编织刚玉管层压板的层间I型应变能释放率和增强机理。研究Z-pin面积密度对层间I型应变能释放率的影响。结果表明:Z-pin增强平纹编织刚玉管层压板主要增强机理表现为层间裂纹扩展受阻，Z-pin与层压板界面解离，Z-pin桥联裂纹和Z-pin拔出;增大Z-pin面积密度，层间I型应变能释放率增大。连续纤维增强刚玉管是最有前途的高温结构材料之一，以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。综述了纤维增韧刚玉管的选材原则、主要的增韧机理、制备方法以及目前主要的界面改性方法。得到以下结论:纤维的选择必须满足工作环境的要求，纤维与基体之间要在热力学上相匹配;主要的增韧机理为载荷转移、微裂纹增韧、裂纹偏转、纤维脱粘和纤维拔出;的主要制备方法是热压法、CVI法和聚合物浸渍裂解法;目前最有效的界面改性方法是纤维表面涂层。用氧化物纤维作为增韧体，研究更加简单适用于大规模生产的制备方法，研究更加简单的涂层工艺是今后研究纤维增强刚玉管的重点。

　　刚玉管的各向异性和不均匀特性，以及在航空航天领域应用的紧迫性，使得采用无损检测(NDT)方法对其进行质量控制及保证是个非常重要而艰巨的任务。综述了刚玉管无损检测的发展现状，阐释了超声波、红外热成像和工业CT技术的检测原理及其在刚玉管无损检测的应用进展。以带有SiC涂层(厚度～1μm)的C纤维预制体作为骨架，液相浸渍Sol-Gel法制备的高固相含量ZrO2先驱体，溶胶-原位烧结制备多孔Cf/ZrO2刚玉管。ZrO2先驱体溶胶稳定性取决于pH值和稀释NH3·H2O的浓度。pH=3时先驱体溶胶固相含量为50%。XRD及SEM结果表明:不同烧结温度和烧结气氛条件下，多孔Cf/ZrO2刚玉管的成分物相和表面形貌有明显差别。Ar气氛低温烧结可以有效防止C纤维氧化和副反应发生，断裂过程中有纤维拔出的痕迹。1100℃烧结制备Cf/ZrO2刚玉管力学性能最好，显气孔率为54%时弯曲强度接近13 MPa。

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