宇航材料工艺http：//www.yhclgy.com2023年第1期·计算材料学·前驱体浸渍裂解过程中SiC/SiC复合材料微观工艺应力模拟研究宋有贺1张方舟1，2陈海坤3霍彩霞1，2李爱军1，2（1上海大学材料研究所/材料科学与工程学院，上海200444）（2上海大学绍兴研究院，上海200444）（3航天材料及工艺研究所，北京100076）文摘前驱体浸渍裂解工艺（PIP）是SiC/SiC复合材料的一种近净成形制备方法，但前驱体裂解过程中产生的应力阻碍了该工艺的产业化应用。本文构建了一种化学-力学耦合模型来研究前驱体裂解过程中应力的产生和演化机理。首先以反应动力学模型描述了前驱体的裂解过程；其次基于三相球模型建立了一个解析模型计算基体的均匀化力学性质；最后结合上述模型构建了有限元模型，在微观尺度模拟计算了代表性体积单胞（RVC）内的工艺应力演变。结果表明：基体在贫基体的界面处承受显著的环向拉伸应力；对于由纯前驱体组成的基体，基体内的工艺应力主要是由裂解过程引起的化学收缩导致的，受温度引起的热膨胀影响较小；随着PIP循环次数的增加，化学收缩和热膨胀的角色发生互换。关键词SiC/SiC复合材料，PIP工艺，工艺应力，有限元模拟中图分类号：TB33DOI：10.12044/j.issn.1007-2330.2023.01.004ResearchonStressSimulationoftheMicroscaleProcessofSiC/SiCCompositeinPIPProcessSONGYouhe1ZHANGFangzhou1，2CHENHaikun1HUOCaixia3LIAijun3（1SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200444）（2ShaoxingInstituteofTechnology，ShanghaiUniversity，Shanghai200072）（3AerospaceResearchInstituteofMaterials&ProcessingTechnology，Beijing100076）AbstractTheprecursorimpregnationpyrolysisprocess（PIP）wasanear-net-shapepreparationmethodforSiC/SiCcomposites，butthestressgeneratedduringtheprecursorpyrolysisprocesshinderedtheindustrializationoftheprocess.Inthisstudy，achemical-mechanicalcouplemodelwasproposedtostudythemechanismofprocessstressandsimulatethestressevolutionduringpyrolysis.Thepyrolysisprocessofprecursorwasdescribedbyakineticmodel.Ananalyticalmodelderivedfromthethree-phasespheremodelwasdevelopedtodeterminethehomogenizedpropertiesandbehaviorofmatrix.Afiniteelementmodelintegratingthekineticmodelandtheanalyticalmodelwasestablishedtocomputetheprocessstressof...
