增強體形態(tài)、分布對鋁基復合材料力學性能影響的研究.pdf

1、近年來,隨著各高技術領域的發(fā)展,對高性能材料的需求也越來越迫切,顆粒增強金屬基復合材料(PMMC)逐漸成為受青睞的對象。雖然具有良好的比剛度、比強度,然而PMMC的低塑性和低韌性一直是阻礙其進一步應用的障礙。如何在保證其強度的基礎上提高材料的塑性和韌性成為了PMMC研究發(fā)展的重點。本文以四種不同增強體分布形態(tài)的鋁基復合材料為對象,即SiCp顆粒均勻分布增強鋁基復合材料、SiCp-6061Al/6061Al雙重結構增強材料、Si3N4網(wǎng)絡

2、互穿鋁基復合材料以及碳纖維三維編織鋁基復合材料,實驗研究增強體的分布、形態(tài)對復合材料力學性能的影響,并在此基礎上重點研究雙重增強鋁基復合材料的增強柱尺寸、增強體顆粒種類、基體種類、熱處理狀態(tài)等一系列結構和工藝因素對材料力學性能的影響規(guī)律和機制。實驗研究結果表明:
　　(1)四種材料的彈性模量大致遵循隨著顆粒體積分數(shù)增高而增高的趨勢,但與ROM法則預測存在一定的偏差,具體可由材料不同的內(nèi)部結構分析原因。網(wǎng)絡互穿材料的網(wǎng)絡分布會使得基

3、體承受拉應力從而降低模量和強度;而雙重增強材料會由于具有承受高載荷的一次增強體和較大可以緩沖裂紋的基體區(qū)域從而提升了韌性,但也因此降低了模量。經(jīng)過預力學循環(huán)的材料在應力幅值較小時模量隨其升高,而較高時降低,主要和內(nèi)部位錯密度上升有關。存在一個特定的應力幅,使得材料的屈服強度達到最理想。
　　(2)針對雙重增強材料,增強柱的尺寸對材料斷裂韌性影響顯著,隨著一次增強體尺寸的變大,復合材料的強度略微有所提高,但同時延長率有下降的趨勢。時