碳/碳复合材料表面涂层后受热膨胀中热应力的近似计算

前言 C/C复合材料具有优异的高温性能,但C/C复合材料高温下的抗氧化性能差,作为高温结构材料必须解决高温长时条件下的抗氧化问题。解决C/C复合材料高温抗氧化的办法之一是加表面涂层,以保护材料不被氧化。涂层与C/C复合材料的膨胀系数往往有所差异,受热膨胀中因热应力常导致导致涂层开裂和剥落,使涂层失去保护作用。为了指导涂层设计,事先应估算出工作温度下涂层中将会产生的热应力。本文就此问题以简化了的物理模型,作了近似估算热应力的初步尝试。 一、物理模型 为了简化问题,作出以下假定: 1.涂层与C/C复合材料的界面结合良好; 2.无残留应力; 3.涂层相对于C/C复合材料很薄,C/C复合材料的导热性良好,因此假定受热时从表面至材料内部不存在温度差; 4.将带有涂层的C/C复合材料看作是一个球体,涂层为球壳。