Al2O3/Al2O3陶瓷基复合材料的蠕变性能及损伤机理

王亮; 聂飞晴; 肖鹏; 曲士昱; 何玉怀; 许巍

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2025.01.011

陶瓷学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (01) : 129 -138. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2025.01.011

Al₂O₃/Al₂O₃陶瓷基复合材料的蠕变性能及损伤机理

王亮, 聂飞晴, 肖鹏, 曲士昱, 何玉怀, 许巍

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摘要

Al₂O₃/Al₂O₃陶瓷基复合材料因其出色的耐高温、抗氧化等特性在航空发动机领域得到了广泛应用。这种材料能够在极端高温环境中保持稳定的性能，对于确保发动机的安全和可靠性至关重要。本文对Al₂O₃/Al₂O₃复合材料在1000℃～1200℃下的拉伸蠕变性能，并通过扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜以及纳米压痕等实验方法对试样在不同温度、应力下的断口形貌进行表征。结果表明，随着温度的升高，Al₂O₃纤维晶粒逐渐长大，强度明显下降，从而导致了复合材料的蠕变抗力显著下降。当蠕变温度为1200℃时，复合材料的蠕变速率较1100℃高了两个数量级，断裂时间大幅缩短，观察试样断口发现，在1100℃的蠕变实验中，纤维拔出长度较长，并未出现明显的基体裂纹。这表明基体与纤维界面结合较好，基体开裂受到抑制，基体和纤维共同分担载荷；而在1200℃，纤维拔出长度较短，强度下降速度更快，蠕变寿命缩短。