热氧化损伤无损检测方案

陶瓷基复合材料要用作先进热发动机推进件的材料，必须能在高达1600℃的温度下承受得住氧化环境。已经知道，陶瓷基复合材料的性能主要是由相间层决定的，但是，由于氧化物通过多孔的基体扩散或直接通过末端可与纤维接触，使相间层引起氧化反应，使得热力学性能不能保持。

在前述的SiC_f/RBSN（Reaction Bonded Silicon Nitride，反应粘接氮化硅）中基体可有20%～40%的连通孔隙，因此氧可很容易地渗透到纤维表面。此外，在高温下，复合材料制件表面上氧扩散阻挡层的形成也使SiC_f/RBSN的氧化损伤与时间和温度均有关。显然，为评价氧化损伤，无损检测方法是需要的。

在SiC_f/RBCN试样上，就时间、温度对氧化损伤的影响进行了超声波评价。试样中纤维CSC S-6，TextronCo.）的体积分数为24%～30%，单向[O]₂₈，基体孔隙率30%～35%，试样在600℃、900℃、1200℃、1400℃下曝露在流动氧中氧化0.1h、1h、10h和100h以进行研究。

图13.4-14和图13.4-15分别为试样在600℃和1400℃下氧化100h前后角度与相速度的关系图。表13.4-2则为氧化前后SiC_f/Si₃N₄复合材料的性能比较。图13.4-16则为对于不同的氧化曝露时间，C₃₃和C₅₅的变化情况。

图13.4-14 在600℃下氧化100h前后角度与相速度的关系（测量值用离散点表示，实线为由重建的弹性模量得到的理论值）

图13.4-15 在1400℃下氧化100h前后角度与相速度的关系(www.xing528.com)

注：1.离散点表示测得值。

2.实线为由重建的弹性模量得到的理论值。

表13.4-2 在氧化前后SiC_f/Si₃N₄复合材料的性能（密度以g/cc计，劲度以GPa计）

图13.4-16 对于不同的温度，复合材模数的下降与曝露于氧的时间关系