摘要：为提高针刺碳/碳(C/C)复合材料致密化效率和承载性能,分别设计了16 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(B-NPs)、8 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(H-NPs)及外层采用B-NPs结构、内层采用H-NPs结构的针刺预制体(T-NPs),联合化学气相渗透和浸渍-碳化工艺制备了3种针刺C/C复合材料。采用阿基米德排水法和X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术对3种针刺C/C复合材料的致密化效率、孔隙率和孔隙分布进行了统计,并开展了常温下三点弯曲力学性能测试。结果表明:随着展宽纱线宽度的增加,针刺C/C复合材料致密化效率得到提高,内部孔隙率有所下降。在相同的致密化时间内,B-NPs增密效果最佳,密度达到1.42 g/cm^(3),孔隙率仅为10.67%。三点弯曲载荷下,3种材料均表现出脆性破坏,其中T-NPs的弯曲强度和弯曲模量分别为173.04 MPa和20.66 GPa,具有优异的抗弯性能。3种材料的初始破坏位置均发生在针刺纤维束附近,其中低孔隙率的B-NPs针刺纤维束和碳布层破坏以纤维断裂为主;高孔隙率的H-NPs纤维/基体界面结合能力差,碳布层的破坏以纤维/基体界面脱粘和纤维拔出为主导。

摘要：C/C三维纺织复合材料因其可设计性强、力学性能优异和耐高温等特点而被广泛地应用于航空航天、轨道交通和光伏热场等高温端部件。然而,C/C三维纺织复合材料内部纱线结构复杂且孔隙率高,呈现出高度各向异性和非均匀性,这些因素都会给力学性能及损伤机制揭示带来巨大困难。因此,本工作从实际应用出发,围绕C/C三维纺织复合材料,从细观重构、力学性能表征和数值模拟三个方面阐述近几年的国内外研究现状,并在此基础上重点对C/C三维纺织复合材料结构功能一体化制备、深度学习模型的发掘和高温实验环境下渐进损伤实验平台的搭建做出了展望。