SiCp-Al復(fù)合材料疲勞裂紋擴(kuò)展行為的研究.pdf

1、本文以大功率柴油發(fā)動機(jī)活塞材料為研究背景,利用西安工業(yè)學(xué)院研制的近共晶Al-12Si-2Ni-2Cu-Mg合金作為基體合金,采用液態(tài)攪拌法專利技術(shù)制備了SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)分別為5％和10％的SiCp/Al復(fù)合材料;并利用INSTRON1342型疲勞試驗機(jī)研究了復(fù)合材料在不同應(yīng)力比下及不同SiC顆粒體積含量下的疲勞裂紋擴(kuò)展行為.在宏觀疲勞裂紋擴(kuò)展性能的研究基礎(chǔ)上,利用掃描電鏡研究了SiCp/Al復(fù)合材料的疲勞裂紋擴(kuò)展斷口特征,裂紋擴(kuò)展處S

2、iC顆粒分布情況,進(jìn)而采用理論分析和實驗研究相結(jié)合的方法,從微觀和宏觀兩個方面對SiCp/Al復(fù)合材料的疲勞裂紋擴(kuò)展的一般規(guī)律、影響因素、微觀機(jī)制進(jìn)行了深入的研究.結(jié)果表明:液態(tài)攪拌法制備的SiCp/Al復(fù)合材料的金相組織中,SiC顆粒均勻地分布于鋁合金基體中,SiCp/Al復(fù)合材料的室溫和高溫力學(xué)性能均高于基體合金,且隨SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加而提高;人工時效下,SiCp/Al復(fù)合材料的疲勞裂紋擴(kuò)展抗力隨SiC體積分?jǐn)?shù)的增加而增加.在

3、室溫條件下,對于SiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10％的SiCp/Al復(fù)合材料,當(dāng)平均應(yīng)力一定時,隨著應(yīng)力比的增加,裂紋擴(kuò)展反而降低.研究發(fā)現(xiàn),塑性區(qū)的大小直接影響疲勞裂紋的擴(kuò)展速率,塑性區(qū)阻礙裂紋的擴(kuò)展.塑性區(qū)較大時裂紋擴(kuò)展比較慢,當(dāng)塑性區(qū)較小時裂紋的擴(kuò)展速率快;基體合金中,主裂紋邊有大量的微裂紋,裂紋尖端塑性變形程度明顯高于復(fù)合材料.與基體材料相比,復(fù)合材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率的提高主要與裂紋的偏轉(zhuǎn)有關(guān),這種偏轉(zhuǎn)使得裂紋更傾向于沿著顆粒與基體的界