[发明专利]连续纤维增强陶瓷基复合材料面外拉伸强度的测试试样、夹具和方法

权利要求书

1.一种连续纤维增强陶瓷基复合材料面外拉伸强度的测试试样，其特征在于：所述试样为板状结构，厚度为4～10mm，分为X板和Y板；所述X板和Y板相互垂直且中心处相交，呈十字结构；所述试样中心相交部分为宽度3～10mm的立方体结构；所述立方体结构位于所述试样X板上表面的两个相对边的外侧设置有相互平行的第一切口，所述第一切口平行于所述Y板；所述立方体结构位于所述试样Y板下表面的两个相对边的外侧设置有相互平行的第二切口，所述第二切口平行于所述X板；所述第一切口和第二切口的宽度相同，且均为0.1～1mm，长度均等于所述立方体结构的宽度，深度均等于试样厚度的一半，所述第一切口和第二切口的底面在同一平面；在所述试样的X板和Y板中心相交部分形成平行于所述试样上、下表面的分层区，所述分层区是与所述第一切口、第二切口的底面在同一平面的正方形，其宽度与所述立方体结构宽度相同为3～10mm。

2.一种测试权利要求1所述测试试样的工装夹具，其特征在于：所述工装夹具包括上夹具和下夹具；所述下夹具为块状结构，在其上表面设置有和所述试样相对应的十字凹槽；所述试样与所述十字凹槽为间隙配合，并在所述十字凹槽内能够沿垂直于十字凹槽底面的方向移动；所述十字凹槽分为凹槽a’b’和凹槽e两部分，所述凹槽a’b’的深度大于所述试样的厚度，用于所述试样的定位，所述凹槽e的深度大于所述凹槽a’b’的深度；当所述试样安装在所述凹槽e的部分受压变形时，使其能够继续向所述凹槽e底部移动；所述凹槽e与所述凹槽a’b’的深度差大于所述试样的厚度，能够为所述试样的分层区断裂提供空间；

所述上夹具为板状结构，其底面宽度等于所述试样的X板或Y板的宽度，其底面的长度大于所述试样的X板或Y板的长度，并与所述凹槽e间隙配合，能够沿垂直于十字凹槽底面的方向移动；所述上夹具底面设置有与所述试样的X板或Y板相配合的凹槽c’d’，用于定位所述试样放置在所述凹槽e内的部分；所述凹槽c’d’的槽底面中间设置有凹槽f，所述凹槽f的深度大于所述试样的厚度，能够为所述试样的分层区断裂提供空间；所述上夹具上表面为凸弧结构，使力学试验机施加给上夹具的载荷可以均匀的施加在所述试样的下移端。

3.一种使用权利要求1所述测试试样和权利要求2所述工装夹具进行连续纤维增强陶瓷基复合材料面外拉伸强度的测试方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：精确加工所述连续纤维增强陶瓷基复合材料面外拉伸强度试样；

步骤二：设计加工与所述试样配合的所述工装夹具；

步骤三：将所述试样安装到所述工装夹具内；

将所述试样切口朝下的Y板安装在所述下夹具的凹槽a’b’内，所述试样切口朝上的X板安装在所述下夹具的凹槽e内；将所述上夹具底面朝向所述下夹具，所述上夹具的凹槽c’d’与所述试样的X板配合安装在所述下夹具的凹槽e内；

步骤四：将安装好的所述试样及工装夹具放置于力学性能试验机上，设置试验参数；

步骤五：对所述工装夹具的上夹具施加面外拉伸单调载荷，即对所述上夹具的凸弧作用力为F，使得所述试样的X板的下移端c、d分别承受1/2F的作用力，能够使所述试样的下移端受力均匀；对所述试样施加面外拉伸单调载荷直至所述试样的分层区破坏，即所述试样均匀撕裂；同时记录载荷-位移曲线；

步骤六：试验停止，取出所述试样；

步骤七：根据公式计算面外拉伸强度，

其中，σ为面外拉伸强度，F_max为最大破坏载荷，b为试样分层区宽度；

进行三次重复试验，取三次面外拉伸强度的平均值。

4.根据权利要求3所述连续纤维增强陶瓷基复合材料面外拉伸强度的测试方法，其特征在于：所述测试方法的测试温度范围为室温到2200℃。

5.根据权利要求3所述连续纤维增强陶瓷基复合材料面外拉伸强度的测试方法，其特征在于：所述测试方法的测试环境为大气环境、真空环境、惰性气氛环境或其它腐蚀性环境。