连续纤维增强陶瓷基复合材料 高温空气气氛面内剪切强度试验方法 编制说明.docx

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连续纤维增强陶瓷基复合材料高温空气气氛面内剪切强度试

验方法编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

根据国家标准化管理委员会《关于下达2024年第五批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》（国标委发[2024]32号）的要求，由中国科学院上海硅酸盐研究所负责《连续纤维增强陶瓷基复合材料高温空气气氛面内剪切强度试验方法》（项目计划编号：T-609）的制定工作，并由全国工业陶瓷标准化技术委员会（SAC/TC194）归口。

（二）制定背景

新一代航空航天飞行器对材料性能提出了越来越高的要求。空天飞行器领域，头锥温度可高达1800℃,机翼或尾翼前缘温度可高达1400℃以上。传统金属和高温合金已难以满足使用要求，材料问题已经逐渐成为制约新一代航空航天飞行器发展的瓶颈。开发综合性能优异，特别是高温力学性能稳定的热端部件材料是目前亟需解决的关键技术问题。纤维增强陶瓷基复合材料不仅克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，还具有轻质、高强度、耐高温、耐烧蚀等特性，是目前能够替代高温合金实现在航空航天飞行器热端构件上应用的理想高温结构候选材料。复合材料作为航空航天飞行器热端构件使用时，高温面内剪切性能是表征材料高温性能以及构件考核的重要指标之一。

随着复合材料的应用不断推进，材料尺寸不断增大，工作环境越

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发复杂，剪切应力对复合材料的力学性能、损伤进程及失效模式都存在显著的影响，因此研究材料的剪切性能就显得十分必要。另一方面，由于制备工艺等原因，材料细观缺陷和宏观性能分散性有直接关系，所以确定复合材料的面内剪切强度分布规律对材料性能的研究和应用具有重要的工程意义。作为一种新型各向异性材料，剪切性能是其重要的性能。尤其是在含有孔、切口、连接件等具有复杂应力状态的主承力结构件上应用时，无论外加应力为拉伸应力还是压缩应力，都将导致材料内部产生剪切应力。在某些情况中，剪切应力导致的剪切变形将使这些区域的应力进行重新分配，降低应力集中程度。但另一些情况下，剪切应力能显著降低材料的强度，使结构件在较低应力下发生失效。因此研究材料的剪切性能显得十分必要。

在陶瓷基复合材料的评价方法和标准方面，ISO制定发布了陶瓷基复合材料高温空气气氛力学性能试验面内剪切强度标准（ISO19587:2021），也正在建立并完善连续纤维增强陶瓷基复合材料的高温试验方法。我国中国科学院上海硅酸盐研究所为代表的多家单位正在开展陶瓷基复合材料的评价方法研究，然而国内尚无连续纤维增强陶瓷基复合材料的高温空气气氛面内剪切强度试验方法评价标准，这将不利于连续纤维增强陶瓷基复合材料的发展。因此，有必要制定陶瓷基复合材料高温空气气氛力学性能试验面内剪切强度相关标准。

（三）起草过程

在标准项目计划下达后，中国科学院上海硅酸盐研究所组织成立了《连续纤维增强陶瓷基复合材料高温空气气氛面内剪切强度试验

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方法》国家标准制定工作组，2024年8月10日组织召开了工作组第一次会议。会议确定了标准制定原则、制定方案、制定工作计划及制定组成员。

第一次会议后，组织翻译了ISO19587:2021《精细陶瓷（先进陶瓷，先进技术陶瓷）陶瓷基复合材料高温空气气氛力学性能面内剪切强度试验方法》文本。标准工作小组对国内连续纤维增强陶瓷基复合材料高温空气气氛面内剪切强度试验方法进行了充分调研，广泛征求意见，并选取多种连续纤维增强陶瓷基复合材料样品进行了试验验证工作。起草了《连续纤维增强陶瓷基复合材料高温空气气氛面内剪切强度试验方法》国家标准草案。在严格的试验验证基础上，于2025年1月在上海召开了国家标准制定工作组第二次会议，会议共有5家单位，14人参加。标准工作组汇总、讨论了前期的试验及分析结果，并根据前期试验及验证情况对国家标准的草案进行了修改和完善，并于2024年10月形成了《连续纤维增强陶瓷基复合材料高温空气气氛面内剪切强度试验方法》国家标准征求意见稿，提交全国工业陶瓷标准化技术委员会于2025年4月在国标委网站征求意见。

（四）主要参加单位和工作组成员及其所做的工作

在标准的制定过程中，中国科学院上海硅酸盐研究所负责标准总体方案制定、撰写、性能指标确定、试验验证等工作。山东工业陶瓷研究设计院有限公司、湖南省新化县鑫星电子陶瓷有限责任公司、上海工程技术大学等单位协助标准翻译、撰写和试验验证等工作。

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二、国家标准编制原则、主要内容及其确定依据

（一）标准编制原则

按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定和要求，编制本文件。

本标准制定的原则是保持标准