金属基复合材料中热残余应力的分析方法及其对复合材料组织和力学性能的影响

对目前金属基复合材料热残余应力的分析方法进行了概述,并对热残余应力对金属基复合材料的性能影响进行了分析,提出了目前在复合材料热残余应力的实验分析和理论计算中仍存在的问题以供材料科学工作者共同研究解决.     

金属基复合材料界面残余应力的研究进展

综述了金属基复合材料界面残余应力的各种影响因素、残余应力的实验测试方法和理论分析方法及残余应力对复合材料宏观力学性能的影响,分析讨论了目前研究中存在的问题和不足之处,并指出了今后工作的重点与方向.     

金属基复合材料残余应力测定

分析了金属基复合中热残余应力的形成机理及表现特点，并对几种常用的测定金属基复合材料残余应力的方法进行了分析比较，普通Ｘ射线法虽然简便、经济、但穿透能力有限，所测值仅反映试样表面的残余应力状态；中子衍射的区域较大，测出的仅是残余应力平均值。Ｘ射线能量衍射法虽然穿透能力较强，能测出试样内部较深范围的残余应力，但由于产生衍射法穿透力强，分辩率高，能测出复合材料内部的残余应力场梯度，是测定金属基复合材料残     

碳化硅晶须增强铝基复合材料热残余应力的宏观特征

采用Ｘ射线宏观应力测试方法，测量ＳｉＣｗ／ＬＤ２复合材料的热残余应力，应用盲孔及电阻应变片技术，研究热残余应力对宏观应变释放的影响。结果表明，热残余应力在材料表面呈三向拉应力状态，且不能引进宏观应变释放，是伪宏残余应力。冷处理可降低复合材料的热残余应力。     

金属基复合材料热弹塑性变分渐近细观力学模型

基于变分渐近法建立具有周期性微结构的金属基复合材料（MMCs）细观力学模型及相应的增量方程,以准确预测其典型的热弹塑性行为和初始屈服面。利用细、宏观尺度比很小的特点,对单胞变分能量泛函变化进行渐近扩展,计算得到有效瞬时弹塑性刚度矩阵和热应力矩阵;利用迭代均质化及局域化技术模拟MMCs的非线性热弹塑性性能,并通过有限元技术实现相应的数值模型。算例分析表明:该模型能较好地预测MMCs的初始屈服面,并模拟热弹塑性耦合行为,研究成果为MMCs的进一步研究和实际应用提供了技术支撑。      

金属基复合材料的微屈服行为

金属基复合材料 (MMC)的微屈服行为有其特殊性 ,主要表现在基体中的热残余应力水平和位错组态与宏观屈服阶段显著不同 ,因而表现出的力学行为也不同。本文综述了金属基复合材料微屈服行为的宏观表现和微观特性 ,并对其研究发展进行了概述 ,指出了有待深入研究的问题     

短纤维增强金属基复合材料的热残留应力及在拉伸和压缩载荷作用下的应力分布

发展了文献[1]中提出的变形模型, 研究了短纤维增强金属基复合材料热残留应力的分布及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响。研究表明, 在拉伸和压缩载荷下, 热残留应力可导致不对称的应力分布和基体塑性, 热残留应力降低拉伸时的应力传递, 加强压缩时的应力传递。      

表面冶金复合材料残余应力产生及对热疲劳性能影响

本文通过对基体及焊层材料线膨胀系数及焊层表面应力的测试，阐述了热喷焊层残余应力产生的原因主要与第一、二次冷却过程有关，表面冷却速度是影响焊层表面应力的关键因素，分析了表面应力对焊层热疲劳性能的影响，焊层表面残余压应力对焊层抗热疲劳性有利。     

碳纳米管增强镁基复合材料热残余应力的有限元分析

为了探寻Ni层厚度对镀镍碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料(Ni-CNTs/AZ91D)中热残余应力的影响, 在实验基础上, 建立不同Ni层厚度时Ni-CNTs/AZ91D复合材料的有限元模型, 模拟了Ni-CNTs/AZ91D复合材料中热残余应力的分布。研究发现: 在碳纳米管表面镀镍能够明显降低Ni-CNTs/AZ91D复合材料中的热残余应力。Ni-CNTs/AZ91D复合材料中, 热残余应力在Ni层厚度为6nm时最小; Ni层厚度由2nm增至6nm时, 热残余应力随着Ni层厚度的增加而减小; 当Ni层厚度超过6 nm时热残余应力随着Ni层厚度的增加而增大。复合材料中热残余应力的最大值随碳纳米管表面Ni层厚度的增加向Ni层与基体的界面移动。      

树脂基纤维复合材料的热残余应力数值分析

以环氧树脂R368-1/硼纤维复合材料为研究对象,采用柱体单胞结构,建立了三维有限元分析模型。考虑试样加工制备过程和常温使用时的温度差,对残余应力分布特点和应力水平进行了讨论,给出了应力分布云图和应力沿径向的分布规律。进一步考察了纤维体积分数、温度差和附加界面层对残余应力分布的影响,结果表明,基体主要受拉伸应力作用,纤维主要受压缩应力作用,纤维体积分数增加和附加界面层有助于改善复合材料中残余应力的分布,试样制备温度的升高对纤维中应力的增加具有较大影响。     

金属基复合材料界面导热性能的扫描热探针测试

利用扫描热探针方法,以微米级的空间分辨率,分析测试了三种馆长在复合材料（ＭＭＣ）界面特征和界面导热性能,应用数学统计方法对扫描热显微镜（ＳＴhM)的形貌和热电压数据进行处理和转换,获得 面宽度和界面导热率数据,结果表明,金属基复合材料宏观导热性能与增强相一基体界面的导热性能密切相关。     

The Development of Metal Matrix Composites by Powder Metallurgy

本文综述了近几年来利用粉末制取金属基复合材料(MMC)的最新工艺方法,包括MA法、RHIP法、HEHR法、XD~(TM)法,讨论其组织与性能,同时展望了MMC在航空航天及汽车工业上的应用前景。     

陶瓷/金属钎焊体系反应润湿及残余热应力缓解的研究进展

陶瓷/金属钎焊件广泛应用于机械电子、能源化工、航空航天和生物医学等领域以实现材料各自性能上的优势互补。然而,陶瓷与金属原子键合上的差异及热膨胀失配使得它们的高可靠连接面临润湿性和残余热应力的问题。综述了国内外在反应润湿和残余热应力缓解方面的研究进展,对活性钎料/陶瓷界面反应产物及界面结构、界面反应热力学、反应润湿及铺展动力学模型进行了介绍,总结了复合钎料法和添加中间层法等残余热应力的缓解方法,并对当前存在的问题进行了初步探讨。     

颗粒补强锆英石复相陶瓷的力学性能、残余应力和增韧行为研究

本文采用X射线衍射方法测定了颗粒补强锆英石基复相陶瓷基体中的残余应力,通过力学性能测试,结合显微结构观察;讨论了残余应力与补强颗粒增韧行为之间的关系．结果表明：在基体热膨胀系数小于补强颗粒的情况下,适当增大补强颗粒与基体间热膨胀失配,能够提高复相陶瓷的增韧效果．其增韧机制主要为;补强颗粒所引起的裂纹偏转和分支．利用残余应力场增韧模型计算得到的复相陶瓷断裂韧性增量与实际值能够较好的吻合．     

压力铸造Al-SiCw/Al复合材料中热残余应力的调整

通过理论分析,证实了预变形调Al-SiCw/Al复合材料热残余应力的可行性。采用压力铸造方法制造Al-SiCw/Al复合材料,试验研究了预奕形对其残余应力及拉伸性能的影响。结果表明,Al-SiCw/Al复合材料经预变形处理后残余应力明显降低,力学性能得到改善。     

金属基复合材料的焊接性研究

阐述了金属基复合材料的焊接方法及工艺，分析了焊接过程中存在的主要问题，并展望了解决问题的途径。