SiCp-2024Al復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)壓縮及拉伸性能研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料與基體金屬材料相比具有低密度、高比剛度、高比強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍工，機(jī)械，電子等領(lǐng)域。由這些材料制成的部件在應(yīng)用過(guò)程中不可避免地會(huì)受到動(dòng)態(tài)載荷的作用，而材料在動(dòng)態(tài)載荷作用下的力學(xué)性能與準(zhǔn)靜態(tài)載荷作用下的力學(xué)性能往往有著顯著的不同，因此有必要對(duì)該類(lèi)材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行研究。
　　本文針對(duì)高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)金屬基SiCp/2024Al復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩方面研究，主要研究?jī)?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(fù)合材料在2500s-1以上的高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)壓縮性能，得到了不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。研究結(jié)果表明，對(duì)于動(dòng)態(tài)壓縮，40.vol%SiCp/2024Al復(fù)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(yīng)力增大。應(yīng)變率對(duì)40.vol%SiCp/2024Al復(fù)合材料的流動(dòng)應(yīng)力沒(méi)有明顯的影響。與基體材料的應(yīng)變硬化性能不同的是，40.vol

3、%SiCp/2024Al復(fù)合材料表現(xiàn)了應(yīng)變軟化性能。50.vol%SiCp/2024Al在高應(yīng)變率下體現(xiàn)出了明顯的脆性特征。
　　為了解釋SiCp/2024Al復(fù)合材料的變形破壞機(jī)理，采用高速攝影機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了宏觀拍攝，同時(shí)利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)壓縮試件進(jìn)行了微觀組織分析。由觀察得到，在高應(yīng)變率下40.vol%SiCp/2024Al復(fù)合材料的應(yīng)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(yīng)變率下表現(xiàn)出的劈裂破壞的特性。
　　同時(shí)，利用霍普金森拉桿系統(tǒng)對(duì)SiCp/2024Al復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)拉伸性能進(jìn)行了初步的研究。結(jié)果表明，SiCp/2024Al復(fù)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(shí)與SiCp/2024Al復(fù)合材料本身的壓縮性能相比，拉伸性能下降也很明顯。