(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210700243.0 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 中国科学院金属研究所 地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路 72号 (72)发明人 王玉敏　贾秋月　张旭　杨丽娜　 杨青　张国兴　孔旭　李晓芳　 杨锐　 (74)专利代理 机构 沈阳优普达知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 21234 专利代理师 张志伟 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/02(2006.01)G01N 1/28(2006.01) G01N 1/32(2006.01) (54)发明名称 SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性 能测试方法 (57)摘要 本发明涉及SiC纤维增强钛基复合材料整体 叶环性能测试领域， 具体涉及一种SiC纤维增强 钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法。 该方 法采用与整体叶环结构同曲率、 同复合材料芯截 面尺寸、 同安装边弧角和同包套厚度的十字形结 构的高温横向拉伸试样， 测试SiC纤维增强钛基 复合材料整体叶环高温横向拉伸性能， 最大限度 保证了试样与整体叶环结构特征的一致性， 有效 的回避了表面纤维裸露边缘效应和残余应力的 影响， 最终获得了准确的SiC纤维增强钛基复合 材料整体叶环高温横向拉伸性能， 避免未达到整 体叶环纵向性能设计指标而发生断裂和失效， 为 SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能优化设 计提供一种有效的分析方法。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115014985 A 2022.09.06 CN 115014985 A 1.一种SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特征在于， 高温横向 拉伸试样与整体叶环具有相同的几何特征， 该几何特征为复合材料芯截面尺寸、 曲率、 包套 厚度、 安装边弧角。 2.根据权利要求1所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 高温横向拉伸试样按加工顺序加工大块结构。 3.根据权利要求2所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 高温横向拉伸试样加工成十字形SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉 伸试样。 4.根据权利要求3所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 高温横向拉伸试样在拉伸测试前， 所有表面打磨光滑， 复合材料裸露截面抛光和 腐 蚀。 5.根据权利要求4所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 高温横向拉伸试样在高温拉伸测试时采用激光引伸计。 6.根据权利要求5所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 高温横向拉伸试样在高温拉伸测试时均匀连续加载， 加载速率 为1mm/min。 7.根据权利要求1所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 该方法采用与整体叶环结构同曲率、 同复合材料芯截面尺寸、 同安装边弧角和同包 套厚度的十字形结构高温横向拉伸试样， 测试SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横 向拉伸性能。 8.根据权利要求1所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)确定被测SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环结构中， 复合材料芯截面尺寸a ×b， 复合材料芯内径曲率ρ， 包套厚度t， 安装边弧角r1， 横向性能测试试样长度l1、 夹持端宽度 w1、 高度h、 两端开孔直径d、 夹持端宽度w2， 工作段长度l2， 过渡段与夹持端之间的过渡圆弧 角r2； (2)在已制备的曲率为ρ， 复合材料芯截面尺寸为a ×b的SiC纤维增强钛基复合材料大 块结构上切取横向拉伸样品； (3)SiC纤维增强钛基复合材 料大块结构经 过第一次线切割， 去掉上表面多余部分； (4)前处理后的SiC纤维增强钛基复合材料大块结构经过第二次线切割， 去掉下表面多 余部分； (5)前处理后的SiC纤维增强钛基复合材料大块结构进行第三次线切割， 去掉长度方向 多余的部分； (6)前处理后的SiC纤维增强钛基复合材料大块结构进行第四次线切割， 去掉宽度方向 多余的部 分， 获得曲率为ρ， 长度为l1， 宽度为w 1， 高度为h的SiC纤维增强钛基复合材料整体 叶环横向拉伸测试 试样的长方体结构； (7)前处理后的SiC纤维增 强钛基复合材料整体叶环横向拉伸测试试样的长方体结构 进行第五次、 六次线切割， 在复合材料芯的两侧通过对称切割凹槽形成包套， 获得曲率为ρ， 长度为l1， 宽度为w1， 高度为h， 包套厚度为t， 工作段长度l2， 安装边弧角r1 的SiC纤维增强 钛基复合材 料整体叶环横向拉伸测试 试样结构；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115014985 A 2(8)前处理后的SiC纤维增 强钛基复合材料整体叶环横向拉伸测试试样结构进行第七 次、 八次线切割， 在横向拉伸试样的两个夹持端分别开设夹持孔， 获得 曲率为ρ， 长度为l1， 宽度为w1， 高度为h， 包套厚度为t， 工作段长度l2， 安装边弧角r1， 孔径 为d的SiC纤维增强钛 基复合材 料整体叶环横向拉伸测试 试样结构； (9)前处理后的SiC纤维增 强钛基复合材料整体叶环横向拉伸测试试样结构进行第九 次、 十次线切割， 使横向拉伸试样的两个夹持端宽度达到要求， 获得 曲率为ρ， 长度为l1， 宽 度为w1， 高度为h， 包套厚度为t， 工作段长度l2， 安装边弧角r1， 孔径为d， 夹持端宽度为w2的 十字形SiC纤维增强钛基复合材 料整体叶环横向拉伸测试 试样； (10)前处理后的十字形SiC 纤维增强钛基复合材料整体叶环横向拉伸测试试样各表面 进行打磨处 理； (11)前处理后的十字形SiC 纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸测试试样复 合材料裸露的表面进行 抛光处理； (12)前处理后的十字形SiC 纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸测试试样进 行腐蚀处 理； (13)十字形SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸测试试样加工转接夹 具， 转接夹具一端与横向拉伸测试试样两端开孔直径和位置相匹配， 转接夹具另一端与拉 伸试验机上的卡头匹配； (14)十字形SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸测试试样与转接夹具加 工固定销钉， 固定销钉的直径， 使其与横向拉伸测试 试样和转接 夹具上的开孔相匹配； (15)将十字形SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横向拉伸测试试样通过转接夹 具与固定销钉装卡在拉伸试验机上； (16)安装高温加热炉， 使十字形SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横 向拉伸测 试试样复合材 料所在截面 正对于高温加热炉预留引伸计缝隙； (17)安装激光引伸计， 激光引伸计的两束激光投射到十字形SiC纤维增强钛基复合材 料整体叶环高温横向拉伸测试 试样复合材 料表面上； (18)运行拉伸试验机， 对十字形SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环高温横 向拉伸测 试试样进行均匀连续加载， 加载速率 为1mm/min， 记录载荷值及相应的变形值。 9.根据权利要求8所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其特 征在于， 横向拉伸测试试样包括钛合金基体和复合材料芯， 钛合金基体为工作段两端对称 依次设置过渡段、 夹持端的一体结构， 工作段的两侧为对称的凹槽结构， 复合材料芯位于两 个对称的凹槽结构之间， 每 个夹持端上开设夹持孔 一。 10.根据权利要求8所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环横向性能测试方法， 其 特征在于， 横向拉伸测试试样转接夹具包括夹持槽、 夹持孔二、 连接头， 具体结构如下： 转接 夹具的一端开设与横向拉伸试样夹持端对应并插装配合的夹持槽， 夹持槽的上下相对贯穿 开设夹持孔二， 夹持孔二与横向拉伸试样夹持端的夹持孔一相对应， 通过固定销钉穿过夹 持孔二、 夹持孔一， 使转接夹具与横向拉伸试样夹持端连接固定； 转接夹具的另一端设置连 接头， 连接头为带有外 螺纹的柱状结构。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115014985 A 3