[發(fā)明專利]一種陶瓷基復合材料基體密度的確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010611761.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111665166B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 于國強;宋迎東;高希光;賈蘊發(fā);謝楚陽;杜金康
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N9/04
• 分類號: G01N9/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

本發(fā)明公開了一種陶瓷基復合材料基體密度的確定方法，包括以下步驟：步驟一、測量和計算出比重瓶的質(zhì)量和體積；步驟二、制備若干段陶瓷基纖維束復合材料，并測量其此時的總長度和總質(zhì)量，陶瓷基纖維束復合材料是采用與檢測對象陶瓷基復合材料相同工藝制備出的測量試樣；步驟三、將陶瓷基纖維束復合材料研磨成粉末并倒入比重瓶，根據(jù)比重瓶的質(zhì)量，矯正計算得到粉末的實際質(zhì)量和長度；步驟四、在比重瓶中加入無水乙醇，測量和計算出比重瓶中陶瓷基纖維束復合材料粉末的體積；步驟五、分別計算出粉末中纖維和界面的體積和質(zhì)量；步驟六、根據(jù)質(zhì)量守恒定律，計算出基體的質(zhì)量和體積，最終得到基體的密度。本發(fā)明具有簡單易施、效率高、準確等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于材料領域，涉及一種復合材料組分相物理參數(shù)測量方法，尤其涉及一種陶瓷基復合材料基體密度的確定方法。

背景技術

陶瓷基復合材料兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)陶瓷材料耐高溫、密度低、比強度高、比模量高、抗氧化性能好以及抗燒蝕等優(yōu)點并且通過增強相的引入克服了傳統(tǒng)陶瓷材料脆性大，可靠性差的缺點。陶瓷基復合材料的密度大約只有高溫合金材料的三分之一，并且這種材料在高溫下仍然具有較好的力學性能。因此陶瓷基復合材料將在航空發(fā)動機領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。

陶瓷基復合材料組分的體積分數(shù)是衡量其總體力學性能的重要依據(jù)。但陶瓷基復合材料的細觀結構復雜，難以直接獲取組分相的體積分數(shù)。由于陶瓷基復合材料制備過程中消耗的原材料可以確定，因此可以算得材料中組分相的質(zhì)量以及質(zhì)量分數(shù)，然后借助組分相的密度即可求得組分的體積分數(shù)。這種間接的方法雖然可行，但是由于陶瓷基復合材料制備過程的特殊性，通常難以制備純基體試塊，缺乏基體的密度數(shù)據(jù)。陶瓷基復合材料的主要制備工藝有多種，例如化學氣相滲透、化學氣相沉積、先驅(qū)體轉(zhuǎn)化以及熔滲等，以上工藝制備出基體的密度存在差異，并且相同工藝不同參數(shù)所得基體密度也不同。

因此，為避免所用基體密度數(shù)據(jù)不合理而引入的誤差，有必要提供一種簡單易施并且適用于不同陶瓷基復合材料制備工藝的方法用于確定陶瓷基復合材料基體的密度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種陶瓷基復合材料基體密度的確定方法，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種陶瓷基復合材料基體密度的確定方法，具有這樣的特征：包括以下步驟：步驟一、測量和計算出比重瓶的質(zhì)量和體積；步驟二、制備若干段陶瓷基纖維束復合材料，并測量其此時的總長度和總質(zhì)量，所述陶瓷基纖維束復合材料是采用與檢測對象陶瓷基復合材料相同工藝制備出的測量試樣；步驟三、將陶瓷基纖維束復合材料研磨成粉末并倒入比重瓶，根據(jù)比重瓶的質(zhì)量，矯正計算得到比重瓶中陶瓷基纖維束復合材料粉末的實際質(zhì)量和長度；步驟四、在比重瓶中加入無水乙醇，測量和計算出比重瓶中陶瓷基纖維束復合材料粉末的體積；步驟五、分別計算出粉末中纖維和界面的體積和質(zhì)量；步驟六、根據(jù)質(zhì)量守恒定律，計算出基體的質(zhì)量和體積，最終得到基體的密度。

進一步，本發(fā)明提供一種陶瓷基復合材料基體密度的確定方法，還可以具有這樣的特征：其中，步驟一的具體方法為：S1.1、洗滌并烘干比重瓶，本申請中比重瓶是指包括比重瓶本體、瓶塞及溫度計的整體器具；S1.2、稱量含空氣比重瓶的質(zhì)量M_{比重瓶+空氣}，記錄稱量時環(huán)境溫度T_稱量、相對濕度和大氣壓力P_air，通過查表獲得測量環(huán)境下水蒸氣的飽和蒸氣壓P_b，計算此時空氣的密度ρ_wet：S1.3、使用刻度滴管往比重瓶中加注蒸餾水并測算比重瓶體積V_測，然后計算比重瓶中空氣的質(zhì)量M_空氣＝ρ_wetV_測；S1.4、計算比重瓶的質(zhì)量M_比重瓶＝M_{比重瓶+空氣}-M_空氣。