[发明专利]陶瓷基复合材料层间拉伸试件及其制备方法及其试验方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷基复合材料层间拉伸试件及其制备方法及其试验方法，本发明所述的试件整体成十字形，包括上夹持段、标距段和下夹持段，夹持段只含有L形纤维布，标距段同时包含L形纤维布和平面纤维布，通过L形纤维布连接标距段和夹持段，使试件保持为一体。制备该试件时，首先裁剪出各层纤维布，然后按照在试件中的位置，将各层纤维布叠放铺层，形成试件预制体，在压紧的预制体上沉积界面层并反复多次沉积基体，获得致密的陶瓷基复合材料试件毛坯。最后采用激光切割或水切割对试件毛坯进行切割，得到最终的陶瓷基复合材料层间拉伸试件。使用本发明所述的试件进行试验时，只需普通的实验机夹具即可。本发明所述的试件制备方法简单易于实现。

技术领域

本发明涉及复合材料力学性能测试试件，具体涉及一种陶瓷基复合材料层间拉伸试件及其制备方法和试验方法。

背景技术

陶瓷基复合材料由于具有低密度、高耐温性和优越的抗疲劳性能，在航空航天领域已经显示出巨大的应用前景。分层破坏是陶瓷基复合材料结构件在使用时常见的失效形式，层间拉伸强度则是衡量陶瓷基复合材料抗分层能力的重要性能参数。

然而陶瓷基复合材料层间拉伸强度的测量非常困难，相比于长度和宽度尺寸，复合材料的厚度方向尺寸往往较小，这导致进行复合材料层间拉伸试验时，试件难以夹持。在进行复合材料层间拉伸试验时，往往采用胶粘的方式，将试件粘在钢或铝制端面上，然后沿厚度方向施加拉伸载荷，直至试件破坏。如文献[李宁, 尚伟, 单杭英, 等. Z-pin增强酚醛复合材料层合板的层间拉伸性能[J]. 材料科学与工程学报, 2012, 30(5).]中采用的就是此方法。然而对于层间拉伸强度较高的材料，采用此方法进行拉伸试验时，往往在胶粘处发生破坏，导致无法准确测量层间拉伸强度。对此，标准[GB/T 4944-2005“玻璃纤维增强塑料层合板层间拉伸强度试验方法”]中建议当层间拉伸强度高于粘结剂的粘结强度时，可在试件中部加工圆弧凹槽，从而保证拉伸时试件产生层间拉伸破坏。然而该方法并不适用于陶瓷基复合材料，由于陶瓷基复合材料硬度较高，无法在试件侧面加工凹槽。

当前，如何保证陶瓷基复合材料层间拉伸试验时，试件产生有效的层间拉伸破坏，是本技术领域重要而难以解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种陶瓷基复合材料层间拉伸试件及其制备方法和试验方法。

本发明采用如下技术方案：

一种陶瓷基复合材料层间拉伸试件，包括竖直设置的上夹持段和下夹持段以及位于上夹持段和下夹持段之间、水平设置的标距段，所述的标距段由上至下依次由上加持区、中标距区和下加持区叠成，陶瓷基复合材料层间拉伸试件包括平面纤维布组件和四个L形纤维布组件，每个L形纤维布组件均包括相互垂直的竖直段和水平段，其中两个L形纤维布组件的竖直段背靠背贴紧呈倒T形，且这两个L形纤维布组件的竖直段组成上夹持段，水平段组成上加持区，另外两个L形纤维布组件的竖直段背靠背贴紧呈T形，且这两个L形纤维布组件的竖直段组成下夹持段，水平段组成下加持区，所述的平面纤维布组件构成中标距区；所述的L形纤维布组件和平面纤维布组件上通过沉积陶瓷基界面层和基体，从而形成一个十字形整体。

进一步的，所述的L形纤维布组件由多层L形纤维布层叠构成。

进一步的，所述的平面纤维布组件由多层平面纤维布层叠构成。

进一步的，所述的L形纤维布弯折处为圆角。

进一步的，所述的L形纤维布组件中L形纤维布的层数不少于8层，平面纤维布组件中平面纤维布的层数不少于2层。

本发明还提供了一种制备瓷基复合材料层间拉伸试件的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据L形纤维布组件和平面纤维布组件的尺寸大小，在纤维布上裁剪出陶瓷基复合材料层间拉伸试件中的各层纤维布；