CNT-C f /SiC多级增强复合材料微区力学性能

利用催化化学气相沉积工艺在炭纤维(C f )表面原位生长碳纳米管(CNT), 经聚合物浸渍-热解(PIP)致密化后制备了CNT强化的C f /SiC复合材料. 结合微米压痕和纳米压痕测试方法在微米、纳米尺度研究了CNT强化的C f /SiC复合材料界面、微区基体以及纤维-CNT-基体组元区域的力学响应机制. 结果表明, CNT生长点具有较高的结合强度, 界面脱黏出现在纤维/热解碳界面处, 原位生长的CNT显著强化了纤维-基体界面结合强度. PIP工艺对CNT造成损伤, 致使CNT强化的微区基体的模量和硬度下降, 而CNT的拔出、裂纹桥连等行为阻碍了微区基体的裂纹扩展, 进而提高了微区基体的破坏容忍度. 理论计算结果显示, 由CNT带来的韧性贡献约为310.8 J/m 2 . 界面强化效应和微区基体裂纹扩展阻碍效应使纤维- CNT-基体组元的抗损伤能力得到了提高. 利用微纳米测试连用手段可深入了解多级增强复合材料的纳米效应. 此外, 理论计算表明, CNT/基体的界面修饰及对CNT的有效保护会进一步提高CNT对微区基体的韧化效果.