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SiC纳米纤维/C/SiC复合材料拉伸行为的分子动力学研究

李丽丽 Xia Zhen-Hai 杨延清 韩明

SiC纳米纤维/C/SiC复合材料拉伸行为的分子动力学研究

李丽丽, Xia Zhen-Hai, 杨延清, 韩明
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-21
  • 修回日期:  2015-01-07
  • 刊出日期:  2015-06-05

SiC纳米纤维/C/SiC复合材料拉伸行为的分子动力学研究

  • 1. 福建工程学院, 材料科学与工程学院, 福州 350118;
  • 2. Department of Materials Science and Engineering, University of North Texas, Denton, TX 76203, USA;
  • 3. 西北工业大学, 材料学院, 西安 710072
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51071125)和福建省中青年教师教育科研项目(批准号:JA14218)资助的课题.

摘要: 本文采用分子动力学计算方法和Tersoff作用势研究了无定型碳(amorphous carbon, a-C) 涂层厚度对SiC纳米纤维/SiC纳米复合材料断裂方式及力学性能的影响. 分析结果发现, 随着涂层厚度的增加, 纳米纤维的平均应力集中系数下降, 即足够厚度涂层可以同时起到增强和补韧的作用. 当a-C涂层厚度t ≤ 0.3 nm时, 裂纹直接穿透纤维, 纳米复合材料表现出典型的脆性断裂方式; t = 4.0 nm时, 裂纹发生偏转, SiC纳米纤维发生拔出现象, 此时纳米复合材料的拉伸强度约为无涂层纳米复合材料的4倍, 断裂能则提高一个数量级. 计算结果表明, a-C涂层的厚度是SiC纳米纤维/SiC纳米复合材料中产生韧性机理的重要因素, 即传统微米级陶瓷基复合材料的增韧理论在纳米复合材料中仍适用. 研究结果可望为设计同时具有高强度、高韧性的陶瓷基纳米复合材料提供理论基础.

English Abstract

参考文献 (23)

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