SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

黄浩; 张侃; 吴明; 李虎; 王敏涓; 张书铭; 陈建宏; 文懋

doi:10.7498/aps.67.20181157

摘要

准确测量和分析SiC纤维增强Ti合金复合材料（SiCf/Ti）中残余应力状态对优化复合材料的成型工艺和理解其失效模式具有重要意义，但其残余应力的实验测量和分析仍是一个挑战.石墨C涂层作为SiC纤维与Ti17基体合金之间必需的扩散障涂层，承载了由纤维与基体之间热不匹配引入的残余应力.本文采用显微拉曼光谱法对比测量纤维表面C涂层在复合材料中和去掉基体无应力态下G峰的峰位，通过石墨C涂层应力态下峰位移动计算出SiCf/C/Ti17复合材料中SiC纤维受到~705.0 MPa的残余压应力.采用X射线衍射方法测量了不同方向上该复合材料中基体钛合金的晶面间距以获取其空间应变，根据三轴应力模型分析了复合材料中基体钛合金沿轴向方向的残余应力为~701.3 MPa的张应力，并通过线性弹性理论转化为SiC纤维的残余压应力为~759.4 MPa.两种测试方法都确定了SiC纤维在成型过程中受到残余压应力，且获得的应力值较为接近，都可以用于对SiCf/Ti复合材料的残余应力测量.

关键词:

作者及机构信息

1.
中国航发北京航空材料研究院钛合金研究所, 北京 100095;

2.
吉林大学, 材料科学与工程学院, 超硬材料国家重点实验室, 吉林大学汽车材料重点实验室, 长春 130012

通信作者: 吴明, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn ; 文懋, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：51672101，51602122）和中国航空科学基金会（批准号：201430R4001）资助的课题.

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SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

摘要

作者及机构信息

1.
中国航发北京航空材料研究院钛合金研究所, 北京 100095;

2.
吉林大学, 材料科学与工程学院, 超硬材料国家重点实验室, 吉林大学汽车材料重点实验室, 长春 130012

通信作者: 吴明, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn ; 文懋, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn

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SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

通信作者: 吴明, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn ; 文懋, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn

English Abstract

Comparison between axial residual stresses measured by Raman spectroscopy and X-ray diffraction in SiC fiber reinforced titanium matrix composite

1.
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China;

2.
Department of Materials Science, State Key Laboratory of Superhard Materials, Key Laboratory of Automobile Materials, MOE, Jilin University, Changchun 130012, China

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SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

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作者及机构信息

1. 中国航发北京航空材料研究院钛合金研究所, 北京 100095; 2. 吉林大学, 材料科学与工程学院, 超硬材料国家重点实验室, 吉林大学汽车材料重点实验室, 长春 130012

通信作者: 吴明, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn ; 文懋, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn

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SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

通信作者: 吴明, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn ; 文懋, wuming15@mails.jlu.edu.cn;wenmao225@jlu.edu.cn

English Abstract

Comparison between axial residual stresses measured by Raman spectroscopy and X-ray diffraction in SiC fiber reinforced titanium matrix composite

1. AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China; 2. Department of Materials Science, State Key Laboratory of Superhard Materials, Key Laboratory of Automobile Materials, MOE, Jilin University, Changchun 130012, China

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AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China;

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Department of Materials Science, State Key Laboratory of Superhard Materials, Key Laboratory of Automobile Materials, MOE, Jilin University, Changchun 130012, China