碳纤维增强碳基复合材料抗氧化涂层的微米压痕力学性能表征

摘要

为测试得到抗氧化涂层的本征力学性能,利用微米压痕技术研究了涂层的力学行为。通过低压化学气相沉积工艺在碳纤维增强碳基复合材料表面制备得到了碳化铪/碳化硅(HfC/SiC)抗氧化涂层,利用微米压痕技术在HfC/SiC抗氧化涂层表面开展了一系列不同最大压入载荷的压痕试验,提取得到了压痕载荷位移曲线。并根据Oliver-Pharr方法分析得到了试样材料的弹性模量。研究发现,试样材料弹性模量的数值和离散程度均随最大压入载荷的增大而逐渐减小。综合考虑基底效应和表面粗糙度的影响,确定最大压入载荷为5N时,对应的模量为HfC/SiC抗氧化涂层的本征模量,数值为(29.67±4.72)GPa。微米压痕技术相较于纳米压痕技术,与涂层材料的作用区域更大,可覆盖涂层表面更多的微结构,可以更加真实地表征涂层的整体力学性能,而非微结构的局部性能。