硼酸鎂晶須增強AZ91D鎂基復合材料中殘余應力的拉曼光譜表征.pdf

1、鎂合金以其低密度、良好的機械性能和鑄造性能等優(yōu)點而廣泛的應用于汽車、交通、航空等領域。但鎂合金抗蝕性和高溫性能差，在一定程度上限制了它的應用，鎂基復合材料在很大程度上解決了這些問題。應用于高溫環(huán)境下的鎂基復合材料，由于增強體與基體之間熱膨脹系數的錯配而產生熱殘余應力，引起材料內部局部應力集中，產生局部裂縫或界面脫結合等缺陷，嚴重影響復合材料的宏觀性能。因此，研究復合材料中局部殘余內應力的分布規(guī)律，有利于了解復合材料的變形及斷裂機制，為復

2、合材料的設計提供參考依據。傳統(tǒng)的宏觀實驗力學測量方法，難以直接測量微尺度區(qū)域的殘余應力。目前，對微區(qū)殘余應力的實驗測量應用較多的是X 射線衍射法和中子衍射法，但這兩種方法測量的往往是材料內所測量區(qū)的平均應力。拉曼光譜法在微尺度測量方面具有無損、無接觸、空間分辨率高、定點測量等優(yōu)點。分子中原子振動的拉曼峰會因外加應力或應變而改變，當材料受壓應力作用時，譜帶向高頻方向移動。當固體受張應力作用時，譜帶向低頻方向移動。因此，可根據材料中的拉曼光

3、譜來研究材料的應力狀況以及周圍的環(huán)境變化。
　　 本文對Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復合材料中硼酸鎂晶須和界面的殘余應力進行了拉曼光譜表征，研究了復合材料的殘余內應力，掌握了界面微區(qū)殘余應力的分布規(guī)律，從微觀力學的角度了解復合材料的變形及斷裂機制，分析了熱殘余應力對鎂基復合材料性能的影響，為鎂基復合材料的設計和制備提供指導。
　　 Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復合材料中硼酸鎂晶須的全掃描拉曼光譜分析表明，硼酸鎂的

4、拉曼峰主要分布在200 cm-1～1500cm-1波數范圍內。復合材料中同一晶須同一位置重復3 次的拉曼光譜進行比較，發(fā)現3 次得到的拉曼光譜大致相同，拉曼光譜的可重復性好。對同一晶須中3個不同位置的殘余應力進行了拉曼光譜表征，3個位置所得到的拉曼光譜區(qū)別不大，晶須的化學成分分布均勻。
　　 用拉曼光譜研究了不同溫度下拉伸斷裂后Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復合材料中斷口附近晶須中的殘余應力。硼酸鎂晶須的對稱伸縮振動拉曼峰從室

5、溫拉伸試樣的843.64cm-1 轉變成160 ℃拉伸試樣的844.69cm-1，250℃拉伸試樣達到846.949cm-1，與室溫拉伸相比，160℃和250℃的拉曼峰向高波數移動，且250 ℃拉伸斷裂后晶須中的殘余應力比160 ℃的大。
　　 Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復合材料的界面殘余應力進行了拉曼光譜分析得出，相對于室溫時的846.949cm-1，160℃拉伸斷裂后界面的拉曼峰頻率為844.69 cm-1 復合材料的