用原子显微镜纳米压痕法研究Gr／Al复合材料热循环后的微观力学性能

采用原子力显微镜纳米压痕法测量了Gr/Al复合材料热循环后界面附近的纳米硬度和塑性变形能力的分布。随热循环次数的增加,纤维和基体中的纳米硬度小,而基体的塑性变形能力增加。纳米硬度和塑性变形能力的大小是随距纤维／基体界面的距离的变化而变化的。纳米硬度的变化可提供有关残余应变方面的信息,这是因为材料内部局部区域的弹性或塑性残余应变会影响此处的硬度大小。     

颗粒对铝基复合材料热残余应力的影响

采用有限元方法对SiCp/Al复合材料制备冷却后的热残余应力进行了数值模拟,建立平面应力单颗粒及多颗粒复合材料几何模型,研究了颗粒形貌及体积分数对复合材料热残余应力的影响。结果表明,复合材料中颗粒和基体的界面附近存在较大的热残余应力,球形颗粒模型热残余应力比方形颗粒模型热残余应力小,多颗粒模型中应力分布较复杂,复合材料热残余应力随颗粒体积分数增加而增大。     

颗粒增强镁基复合材料热残余应力及其对宏观力学性能的影响

采用有限元方法对Si CP/AZ91复合材料制备后的热残余应力进行了数值模拟,建立了平面应力多颗粒随机分布的几何模型,研究了颗粒形状对该复合材料热残余应力的影响。通过简化模型,研究了受静态外力载荷时复合材料内部的热残余应力场变化。同时利用Taylor非局部应变梯度塑性理论和有限元法相结合,研究了热残余应力、颗粒形状及颗粒尺寸效应对颗粒增强金属基复合材料拉伸变形行为的影响。同时还说明了热残余应力对基体塑性变形的影响过程。     

SiC_p/Cu梯度复合材料热疲劳性能研究

采用粉末冶金方法制备了4种SiC颗粒呈渐变分布的梯度复合材料,应用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、自动显微硬度计等,研究了梯度复合材料的显微组织、硬度分布和热疲劳性能。结果表明,SiCp/Cu梯度复合材料基体连续,梯度层过渡均匀,显微组织及硬度呈梯度分布;梯度复合材料的SiC颗粒渐变过渡越均匀,梯度复合材料抗热疲劳性能越好。     

金属基复合材料界面性能对残余应力的影响

采用ANSYS有限元软件计算涂层法制备的SCS-6 SiC/Ti-6Al-4V复合材料内热残余应力,分析了界面性能对热残余应力的影响。结果表明:较高的热膨胀系数(CTE)导致界面层产生高的应力梯度,使环向残余应力由低热膨胀系数时的压应力转变为较高的热膨胀系数时的拉应力;界面层弹性模量的增加,使得纤维和界面层内径向残余压应力明显增加,但对基体中的残余应力影响并不大;界面层厚度的变化对基体中径向残余应力影响不大,但随着界面层厚度增加,基体中残余应力有所减小。     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布。主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响。研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反。界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮。     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布.主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响.研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反.界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮.     

SiC颗粒增强铜基复合材料热残余应力的数值模拟

利用有限元方法建立轴对称模型分析了SiC颗粒尺寸、体积分数以及温度对铜基复合材料热残余应力的影响.结果表明,随温度的升高,残余应力很快增大;随SiC颗粒尺寸和体积分数的增大,残余应力均呈增大趋势.基体受残余拉应力,颗粒受残余压应力,在结合界面处存在最大残余拉应力.     

石墨／镁基复合材料中的残余应变,位错及孪晶

利用电子显微术对石墨／镁基复合材料界面附近热应力造成的残余应变,位错结构及孪晶进行了分析与观察,位错形成于基体界面区,在切向,径向及轴向力的作用下向基体运动。在界面处存在一厚度为约为１５０ｎｍ的应变层,在基体狭窄区存在应变集中现象。     

真空压力浸渗制备CF/Al复合材料热收缩与残余应力数值模拟与实验研究

针对连续碳纤维增强铝基复合材料(CF/Al复合材料),采用细观力学数值模拟与热性能试验结合的方法,研究了真空压力浸渗制备过程中的热收缩行为和热残余应力分布。结果表明,复合材料的横向热收缩应变量远大于轴向热收缩应变量,且具有横观各向同性,纤维随机分布的单胞有限元模型能够准确地预测复合材料轴向与横向热收缩行为曲线;复合材料制备完成后纤维和基体合金分别处于压应力和拉应力状态,基体和纤维的横向残余应力均小于其轴向残余应力,且均表现出横观各向同性;基体合金在轴向残余拉应力作用下会出现不同程度的损伤现象,特别是纤维间距较小部位过高的残余应力会引发界面的局部失效,从而不利于发挥复合材料承载性能,减少纤维局部偏聚是进一步改善提高复合材料力学性能的重要技术手段。     

连续SiC纤维增强Ti基复合材料中的纵向残余热应力分析

提出两种易于实现的方法--钛合金基体腐蚀去除法和基体残余应变不平衡法,测试体积分数为0.3的SiC纤维增强Ti基复合材料中的残余热应力.这两种方法测试结果比较接近:基体中的残余热应力分别为293 MPa和281 MPa,纤维中残余热应力分别为684 MPa和657 MPa.计算得出了制备SiCf/Ti时产生残余热应力的起始温度为704 ℃.     

热轧钢轨残余热应力有限元分析

本文采用热力耦合的计算方法,计算了热轧钢轨冷却过程温度场以及残余热应力场.详细分析了钢轨横截面上的残余热应力分布规律及其产生的原因,提出了降低残余热应力的控制冷却方法.     

热双金属残余应力的电阻分析

通过测定电阻和X射线衍射分析，研究了5J20110热双金属及组元在稳定化热处理过程中电阻率和残余应力随循环次数的变化。结果表明，热双金属的室温电阻率随循环次数的增加而降低，其原因是残余应力随循环次数的增加而降低。通过电阻率的分析可以确定稳定化热处理的工艺参数。     

Influence of dopant on the behavior under thermal cycling of two plasma- sprayed zirconia coatings Part 2: residual stresses

The evolution of coating morphology and surface residual stresses was followed for three different pow-ders: zirconia stabilized with 8 wt% yttria (YSZ), 9.9 wt% dysprosia (DSZ), and 9.8 wt% ytterbia (YbSZ). The YSZ reference powder was fused and crushed (-45 +22 μm), and the other two were agglom-erated and sintered (-90 +10 μm). According to the size distributions and manufacturing process, the plasma-sprayed YSZ particles were fully molten, resulting in dense coatings with good contact between the splats; the DSZ and, especially, the YbSZ particles were partially molten. In general, the surface residual stresses were slightly compressive before thermal cycling. The YSZ and DSZ coatings were insensitive to aging (600 h in air at room temperature), as shown by the surface stress evolution, which was not the case for YbSZ coatings. Six hundred furnace thermal cycles from 1100 °C to room temperature indicated excellent behavior of YSZ and DSZ coatings, with almost no variation of sur-face residual stresses, compared to a high dispersion for YbSZ coatings with the development of macrocracks parallel and perpendicular to the substrate within the coating. Part 1 of this article was printed in the Journal of Thermal Spray Tech-nology, Vol 5 (No. 4), 1996, p 431-438.     

残余应力对W-Cu复合材料导热性能的影响

用熔渗法制备的W-Cu复合材料在小批量生产时，发现熔渗结束后样品的热导率数据分散不稳定，受熔渗时摆放位置的影响很大。将熔渗结束后的样品退火，采取不同的方式冷却。用X射线衍射法测量其残余应力，用热脉冲法测量其热导率，研究了残余应力对材料导热性能的影响。结果表明：随冷却速度的加快，残余应力值增大，热导率降低。钨和铜的热膨胀系数相差较大，从高温冷到室温时两相收缩程度不一样，冷却速度过快时，在界面处产生残余应力，使材料的热导率降低。分析了残余应力对材料导热性能的影响及机制。     

连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的研究进展

综合论述了连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的分析方法如：X射线衍射和中子衍射方法、剥层法、基片弯曲法以及选择基体腐蚀法等，以及热残余应力对复合材料力学性能的影响。就热残余应力的影响因素总结了人们在降低复合材料热残余应力方面所作的各种努力，在此基础上指出了当前研究存在的缺陷和今后的发展方向。     

热障涂层界面形貌尺寸与残余应力的关系

利用ANSYS有限元分析软件对热障涂层中的残余应力进行了模拟分析，得出了界面形貌尺寸与残余应力之间的关系。模拟结果表明，热障涂层中的残余应力是界面形貌尺寸的函数。这些结论为提高涂层界面结合强度的热障涂层界面造形提供了理论支持，也为热障涂层界面的优化提供了指导意见。     

Thermal expansion behavior of a β-LiA1SiO4/Cu composite

A copper matrix composite reinforced by β-LiAlSiO4 with negative thermal expansion coefficient was fabricated using vacuum hot-pressed sintering technique. The thermal expansion behavior of the composite was investigated, and the average residual stress in the matrix was analyzed by a simple model. The results indicate that the residual stress in the matrix affects the thermal expansion properties. After heat treatment, the coefficient of thermal expansion (CTE) of the composite decreases greatly. The CTE of the composite after thermal cycling between 50-350℃ is the lowest.     

电镀硬质氧化铝薄膜热残余应力测量

欲改善电镀氧化铝薄膜/铝合金基体体系的服役寿命,需从整体上掌握其力学性能。为此,分别制备了特殊的铝合金热残余应力试样和沉积夹具,采用硫酸阳极氧化法在铝合金基体上制备了10～60μm厚电镀硬质氧化铝,通过曲率法测试了试样的热残余应力,并分析了薄膜厚度与其热残余应力之间的关系。结果表明:10～60μm厚的电镀硬质氧化铝薄膜热残余应力为较小的拉应力,且随着厚度的增加,应力值呈线性下降趋势。     

热喷涂层残余应力的来源及其失效形式

探讨了涂层残余应力的产生机理,综述了当前残余应力的典型理论模型,并分析了残余应力诱导的涂层失效行为.上述这些研究对涂层的热力学完整性原理的研究具有重要的意义.