SiCp-2024Al復合材料的動態(tài)壓縮及拉伸性能研究.pdf

1、顆粒增強金屬基復合材料與基體金屬材料相比具有低密度、高比剛度、高比強度等優(yōu)點，廣泛應用于軍工，機械，電子等領(lǐng)域。由這些材料制成的部件在應用過程中不可避免地會受到動態(tài)載荷的作用，而材料在動態(tài)載荷作用下的力學性能與準靜態(tài)載荷作用下的力學性能往往有著顯著的不同，因此有必要對該類材料的動態(tài)力學性能進行研究。
　　本文針對高體積分數(shù)顆粒增強金屬基SiCp/2024Al復合材料的動態(tài)力學性能進行了實驗和數(shù)值模擬兩方面研究，主要研究內(nèi)容包括：<

2、br>　　采用分離式霍普金森壓桿研究了40.vol％和50.vol%SiCp/2024Al復合材料在2500s-1以上的高應變率下的動態(tài)壓縮性能，得到了不同應變率下的應力應變曲線。研究結(jié)果表明，對于動態(tài)壓縮，40.vol%SiCp/2024Al復合材料表現(xiàn)出了很好的延性，較基體材料而言，彈性模量提高，屈服應力增大。應變率對40.vol%SiCp/2024Al復合材料的流動應力沒有明顯的影響。與基體材料的應變硬化性能不同的是，40.vol

3、%SiCp/2024Al復合材料表現(xiàn)了應變軟化性能。50.vol%SiCp/2024Al在高應變率下體現(xiàn)出了明顯的脆性特征。
　　為了解釋SiCp/2024Al復合材料的變形破壞機理，采用高速攝影機對實驗過程進行了宏觀拍攝，同時利用掃描電子顯微鏡（SEM）對壓縮試件進行了微觀組織分析。由觀察得到，在高應變率下40.vol%SiCp/2024Al復合材料的應變軟化現(xiàn)象是由于內(nèi)部損傷與鋁基體熱軟化共同作用的結(jié)果。而在50.vol%Si

4、Cp/2024Al的斷面處可以觀察到顆粒的破壞和局部基體的熔化，這可以解釋50.vol%SiCp/2024Al在高應變率下表現(xiàn)出的劈裂破壞的特性。
　　同時，利用霍普金森拉桿系統(tǒng)對SiCp/2024Al復合材料的動態(tài)拉伸性能進行了初步的研究。結(jié)果表明，SiCp/2024Al復合材料在拉伸下表現(xiàn)出明顯的脆性，與2024Al基體材料相比，性能下降明顯；同時與SiCp/2024Al復合材料本身的壓縮性能相比，拉伸性能下降也很明顯。