[发明专利]SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法

说明书

本发明涉及SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能测试领域，具体涉及一种SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法。该方法采用与整体叶环结构同曲率、同复合材料芯截面尺寸、同安装边弧角和同包套厚度的十字形结构的高温横向拉伸试样，测试SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸性能，最大限度保证了试样与整体叶环结构特征的一致性，有效的回避了表面纤维裸露边缘效应和残余应力的影响，最终获得了准确的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸性能，避免未达到整体叶环纵向性能设计指标而发生断裂和失效，为SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能优化设计提供一种有效的分析方法。

技术领域

本发明涉及SiC纤维增强钛基(钛合金基体)复合材料整体叶环性能测试领域，具体涉及一种SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法。

背景技术

与传统钛合金相比，SiC纤维增强钛基复合材料(SiC_f/Ti)在纵向(纤维方向)具有更高的比强度、比刚度，可耐更高的温度，适合的基体类型包括TC4、TC17、TC25G、Ti60、Ti₂AlNb等几乎涵盖全钛合金体系，因为SiC纤维的力学性能可以保持在800℃不下降，随测试温度升高，增强效果更加明显，广泛应用于航空航天等领域的单向增强的零部件，其中最典型的应用是航空发动机上的整体叶环结构，该环形结构主要承受旋转载荷，将SiC纤维增强钛基复合材料规律的缠绕排布在其环形结构的内部，能够充分利用连续SiC纤维增强钛基复合材料单向增强的特点，显著的提高了其承载能力，且比传统钛合金叶盘重量轻30％以上，但是SiC纤维增强钛基复合材料制备的整体叶环等结构在服役过程中难免受到一些横向(垂直于纤维方向)载荷的作用，使SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环结构发生横向载荷主导的径向分层破坏，导致SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环结构的最具优势的纵向性能不能充分发挥，未达到SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环承载能力的设计指标，造成SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环设计失败。因此，获得准确的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能对其设计和应用具有至关重要的作用。

SiC纤维增强钛基复合材料高温(200℃)横向拉伸性能测试受样品的制备工艺、服役温度、复合材料芯和包套的可设计性等因素影响，测试难度较大，难以确定有代表性的拉伸试样形状和性能，国内尚未形成统一的拉伸性能测试标准，一般采用薄板状拉伸试样，其在整体叶环的高温横向性能测试中是否具有代表性尚不可知。而对于SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环的高温横向拉伸性能测试，在上述SiC纤维增强钛基复合材料高温横向拉伸性能测试影响因素的基础上，还受大块结构制备过程中的残余应力极易导致试样加工过程中复合材料芯开裂的问题，整体叶环曲率、安装边弧角，复合材料芯的位置固定、横截面裸露等影响。综上，SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环的高温横向拉伸性能测试的实现更加困难，目前有关SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环的高温横向拉伸性能测试方法还未见相关报道。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法，采用本发明方法能够有效的测量SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向性能，并为SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向性能优化设计提供了技术支撑。

本发明的技术方案是：

一种SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法，高温横向拉伸试样与整体叶环具有相同的几何特征，该几何特征为复合材料芯截面尺寸、曲率、包套厚度、安装边弧角。

所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法，高温横向拉伸试样按加工顺序加工大块结构。

所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法，高温横向拉伸试样加工成十字形SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸试样。

所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法，高温横向拉伸试样在拉伸测试前，所有表面打磨光滑，复合材料裸露截面抛光和腐蚀。