增強(qiáng)體形態(tài)、分布對鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能影響的研究.pdf

1、近年來,隨著各高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,對高性能材料的需求也越來越迫切,顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料(PMMC)逐漸成為受青睞的對象。雖然具有良好的比剛度、比強(qiáng)度,然而PMMC的低塑性和低韌性一直是阻礙其進(jìn)一步應(yīng)用的障礙。如何在保證其強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高材料的塑性和韌性成為了PMMC研究發(fā)展的重點(diǎn)。本文以四種不同增強(qiáng)體分布形態(tài)的鋁基復(fù)合材料為對象,即SiCp顆粒均勻分布增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料、SiCp-6061Al/6061Al雙重結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料、Si3N4網(wǎng)絡(luò)

2、互穿鋁基復(fù)合材料以及碳纖維三維編織鋁基復(fù)合材料,實(shí)驗(yàn)研究增強(qiáng)體的分布、形態(tài)對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究雙重增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)柱尺寸、增強(qiáng)體顆粒種類、基體種類、熱處理狀態(tài)等一系列結(jié)構(gòu)和工藝因素對材料力學(xué)性能的影響規(guī)律和機(jī)制。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:
　　(1)四種材料的彈性模量大致遵循隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)增高而增高的趨勢,但與ROM法則預(yù)測存在一定的偏差,具體可由材料不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析原因。網(wǎng)絡(luò)互穿材料的網(wǎng)絡(luò)分布會(huì)使得基

3、體承受拉應(yīng)力從而降低模量和強(qiáng)度;而雙重增強(qiáng)材料會(huì)由于具有承受高載荷的一次增強(qiáng)體和較大可以緩沖裂紋的基體區(qū)域從而提升了韌性,但也因此降低了模量。經(jīng)過預(yù)力學(xué)循環(huán)的材料在應(yīng)力幅值較小時(shí)模量隨其升高,而較高時(shí)降低,主要和內(nèi)部位錯(cuò)密度上升有關(guān)。存在一個(gè)特定的應(yīng)力幅,使得材料的屈服強(qiáng)度達(dá)到最理想。
　　(2)針對雙重增強(qiáng)材料,增強(qiáng)柱的尺寸對材料斷裂韌性影響顯著,隨著一次增強(qiáng)體尺寸的變大,復(fù)合材料的強(qiáng)度略微有所提高,但同時(shí)延長率有下降的趨勢。時(shí)