SiCp-Al復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力分析.pdf

1、碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因其優(yōu)異的綜合性能，近年來在精密光機(jī)構(gòu)件，電子封裝等應(yīng)用方面引起了廣泛的關(guān)注。然而由于材料組元之間的熱膨脹系數(shù)差異，復(fù)合材料在制備過程中會(huì)形成熱殘余應(yīng)力，熱殘余應(yīng)力的存在對(duì)材料尺寸穩(wěn)定性有較大影響從而影響到材料在應(yīng)用中的精度。本文采用無壓滲透法制備SiCp/ZL101復(fù)合材料，利用有限元法對(duì)復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析。借助ANSYS有限元軟件建立顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的平面模型，討論了顆粒體積分?jǐn)?shù)，顆粒形貌

2、以及冷卻速度對(duì)SiCp/ZL101復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力的影響；同時(shí)采用XRD測(cè)量了復(fù)合材料內(nèi)部殘余應(yīng)力，同模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；用冷熱循環(huán)法測(cè)試了復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性，探討了熱殘余應(yīng)力對(duì)復(fù)合材料尺寸穩(wěn)定性的影響機(jī)理。 有限元分析結(jié)果表明：在SiCp/ZL101復(fù)合材料制備冷卻后，由于SiC顆粒與鋁合金之間熱膨脹系數(shù)的差異，復(fù)合材料內(nèi)部產(chǎn)生了較大的熱殘余應(yīng)力場(chǎng)。顆粒承受壓應(yīng)力，基體承受拉應(yīng)力，界面附近基體內(nèi)分布著殘余拉應(yīng)力的最大值；

3、SiCp/ZL101復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力值隨顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加而增大。顆粒呈球形時(shí)，顆粒和基體的界面附近的熱殘余應(yīng)力場(chǎng)分布均勻；顆粒呈方形時(shí)，顆粒尖角附近基體中存在非常明顯的熱應(yīng)力集中現(xiàn)象；復(fù)合材料在不同冷卻速度下熱應(yīng)力隨時(shí)間的變化趨勢(shì)不一致，冷速越高則熱應(yīng)力的變化越劇烈。水冷過程中由于溫度的迅速下降，復(fù)合材料的熱應(yīng)力在瞬間即轉(zhuǎn)化成熱殘余應(yīng)力保存下來，而空冷和爐冷過程中復(fù)合材料的熱應(yīng)力的變化趨勢(shì)較為平緩。 XRD測(cè)量結(jié)果表明：不