【摘 要】
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C/SiC复合材料在高温环境下仍有很强的承载能力,在航空、航天领域中有广泛的应用前景。C/SiC复合材料将主要应用在飞行器热防护层和热端部件上,其高温力学性能十分重要,材料高温性能的预测是对飞行器的可靠性设计重要保障。国内外对于C/SiC复合材料的研究主要针对随炉制备的试验件,而对于从大结构件上原位截取的C/SiC材料研究较少,而且目前来说还没有合适的方法可以对飞行器上的C/SiC部件的高温性能进
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C/SiC复合材料在高温环境下仍有很强的承载能力,在航空、航天领域中有广泛的应用前景。C/SiC复合材料将主要应用在飞行器热防护层和热端部件上,其高温力学性能十分重要,材料高温性能的预测是对飞行器的可靠性设计重要保障。国内外对于C/SiC复合材料的研究主要针对随炉制备的试验件,而对于从大结构件上原位截取的C/SiC材料研究较少,而且目前来说还没有合适的方法可以对飞行器上的C/SiC部件的高温性能进行准确的预测。针对上述不足,本文对C/SiC结构试件进行显微观测,同时测量其孔隙率和密度,并基于辐射加热开展真空高温力学性能测试,最终建立材料孔隙率和密度这两个特征量与高温力学强度之间的关系,为飞行器上C/SiC部件的力学性能预测提供了参考。利用光学显微镜和扫描电镜对C/SiC结构试样的微细观形貌进行观察,并使用Micro-CT系统获取材料内部的结构特征信息,进行压汞实验确定材料内部孔洞的直径范围分布,结合材料的微观结构图像估测材料内部的孔洞大小。对C/SiC结构试件拉伸强度进行测试,重点对其高温压缩性能和高温层间剪切性能进行研究,测量试件的孔隙率和密度,并在室温、500℃、800℃、1000℃和1300℃几个温度点开展真空高温压缩和层间剪切实验,结合试件断口的显微图像分析失效机理,总结材料的高温强度随温度的变化规律并作出合理解释。在保证其他函数和参数不变的同时改变隐藏层神经元个数建立不同的BP神经网络,把C/SiC复合材料孔隙率和密度作为输入、高温力学强度作为输出,综合三种评价指标对比网络的性能,最终分别选出能较为准确预测C/SiC复合材料高温压缩强度和高温层间剪切强度的BP神经网络。实现了基于材料显微结构特征的C/SiC复合材料高温力学性能理论预报。
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