SiC晶须增强6061Al基复合材料的热机械疲劳性能 Ⅰ．应力应变行为

对体积分数为15%和28%的SiCW/6061Al复合材料进行了同相和反相热机械疲劳（TMF）实验,研究了疲劳过程中的应力应变行为和变形机制。结果表明,两种材料在同相和反相加载下均表现为循环软化;反相加载产生拉伸平均应力,同相加载产生压缩平均应力;在相同应变范围下,高体积分数复合材料的循环应力范围比低体积分数复合材料的应力范围大。     

SiC晶须增强6061Al基复合材料的热机械疲劳性能Ⅱ.疲劳寿命与损伤机制

研究了本积分数为１５％和２８％ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ基复合材料的同相和反相热机械疲劳寿命和损伤机制．结果表明：在小应变范围时,同相比反相疲劳寿命长,而在大应变时,同相疲劳寿命接近（对于２８％ＳｉＣＷ）、甚至短于（对于１５％ＳｉＣＷ）反相热机械疲劳寿命;１５％ＳＩＣＷ／６０１６Ａｌ基复合材料的反相热机械疲劳寿命高于２８％ＳｉＣＷ／６０１６Ａｌ基复合材料的寿命．两种材料的同相热机械疲劳寿命曲线存在交叉点,寿命高低取决于应变水平;同相和反相热机械疲劳的损仿均为空洞在ＳｉＣ晶须周围基体中形核、长大和连接．     

SiC纤维增强Ti基复合材料疲劳研究进展

对SiC纤维增强Ti基复合材料(SiCf/Ti)疲劳损伤机制、疲劳寿命及其影响因素进行详细的回顾,并重点综述了影响SiCf/Ti寿命的主要因素,包括外在因素(控制模式、应力比、加载频率、温度和环境)和内在因素(基体合金、纤维性质、纤维体积分数、界面和纤维涂层),提出了当前研究存在的问题和今后潜在的发展方向。     

SiC晶须增强硬Al合金复合材料的界面析出及其对性能的影响

本文对粉末冶金法制备的SiC晶须增强2124Al和2024Al两种复合材料进行了拉伸试验和断口观察,TEM和HREM证实在SiC_w/2024Al界面处存在链状不连续分布的θ(Al_2Cu)沉淀相,这种沉淀相降低了复合材料的室温强化效果,并对其塑性产生不利的影响。     

晶须对铝基复合材料应力腐蚀开裂行为的影响

采用双悬臂梁试验,研究了碳化硅晶须增强纯铝基及碳化硅晶须增强2024铝基复合材料和2024铝合金在3．5％NaCl溶液中的应力腐蚀（SCC）开裂行为,探讨了晶须对复合材料应力腐蚀开裂行为的影响。结果表明,晶须的存在改变了材料的应力腐蚀特性,晶须在复合材料应力腐蚀开裂过程中具有促进和阻碍应力腐蚀裂纹扩展的双重作用。     

基于耦合损伤的镍基单晶高温合金同相热机械疲劳寿命预测

在应力控制的同相热机械疲劳试验基础上,研究了DD6高温合金同相热机械疲劳损伤机理。基于连续介质损伤力学,建立了反映蠕变损伤和疲劳损伤耦合作用的寿命预测模型,并利用纯蠕变、疲劳的试验数据获取了模型中的损伤参数。进一步,本文开展了带保载时间的DD6高温合金同相热机械疲劳试验,试验寿命在基于耦合损伤的预测寿命的2.3倍分散带内,这表明本文发展的基于耦合损伤的寿命预测模型能够较为准确地预测DD6高温合金同相热机械疲劳寿命,可以为工程应用中DD6高温合金结构的寿命预测提供基础。     

低温循环过程中SiCw／6061Al复合材料残余应力的变化规律

研究了低温循环过程中压铸态ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料残余应力的变化零乱低温循环的降温阶段,复合材料基体经历错配拉伸塑性变形过程在升温阶段基体国卸载过程。经过一次低温循环后,残余应力有所降低。如果进行两次低循环自理只有当第二次循环下降温度低于第一次时,才能再次降低复合材料残余应力。     

H13热作模具钢热-机械疲劳损伤和寿命的预测

采用MTS热-机械疲劳试验机测定了H13热作模具钢在200～600℃、机械应变为0. 7%和0. 9%的同相和反相热-机械疲劳寿命,并基于循环损伤理论采用Ostergren寿命预测模型预测了H13钢的疲劳损伤和疲劳寿命。结果表明:无论是同相还是反相热-机械疲劳,其应力-应变响应曲线均明显不对称;高温半周的应力-应变响应曲线出现明显的应力松弛,且其塑性应变高于低温半周;随着循环周次的增加,H13钢的滞回能逐渐增大,机械应变增加,损伤加剧;与反相热-机械疲劳相比,H13钢的同相热-机械疲劳寿命更高。采用Ostergren寿命预测模型获得的机械应变为0. 7%和0. 9%的H13钢同相和反相热-机械疲劳寿命分别为323和313周次及198和194周次,均与实测值较为吻合。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的热成形性能与热加工图

通过热压缩试验,研究了SiC颗粒增强铝基复合材料在应变速率为0.001～1s-1,变形温度为713～773K的热成形性能。结果表明:所研究复合材料的真应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,同时采用Zener-Hollomon参数对其热变形方程进行了研究,建立了铝基复合材料的热变形方程,并综合考虑应变速率与温度的影响,采用动态材料模型建立了所研究复合材料的热加工图,同时根据Malas’s稳定性准则确定了其非稳定变形区的范围。     

Al2O3sf/ZL109复合材料的热疲劳短裂纹的扩展行为

在室温至２８０℃间热循环条件下,研究了体积百分含量１８％的氧化铝短纤维增强ＺＬ１０９铝－硅合金复合材料和基体ＺＬ１０９铝－硅合金的热军短裂纹扩展行为,并且探讨和复皮劳裂纹的形成机制和扩展过程。研究结果显示,短裂纹扩展阶段,热疲劳裂纹与增强体纤维有明显的交互作用,但复合材料的皮劳短裂纹扩展速率比基体合金的大,加强基体与纤维的界面结合,提高纤维质量,可望提高复合材料的热疲劳裂纹扩展抗力。     

SiC颗粒增强铝基梯度复合材料的制备与性能

采用粉末冶金法制备了SiC颗粒增强铝基梯度复合材料（FGMMC），研究了该梯度复合材料的微观组织和力学性能，对FGMMC的显微组织观察表明，由于铝基体熔合成一体，因此层间没有明显的界面，具有基体的连续性，尽管基体是连续的，但是当疲劳裂纹从高SiC含量层向低SiC含量层扩展时，在过渡区发生延滞现象，通过断口和裂纹扩展路径的分析解释了此延滞现象。     

铝基复合材料SiCW/6061Al的激光焊接

采用脉冲激光焊接工艺研究铝基复合材料SiCw/6061Al的焊接性,着重探讨激光输出功率（P）、脉冲频率（f) 对接头性能的影响,借助X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段分析接头组织。研究发现,焊缝中存在的界面反应物、气孔缺陷,是导致该种材料焊接性显著降低的主要因素。进一步研究表明,在激光焊接条件下铝基复合材料界面反应是不可避免的,反应物沿热流方向生成,具有一定的方向性,激光输出功率是影响SiC-Al界面反应的主要因素,同时提高脉冲频率将对界面反应有一定的抑制作用;焊缝中气孔随激光脉冲频率的增大而减少直至消失。在此基础上,通过制定合理的焊接工艺,获得了成形良好的铝基复合材料激光焊焊缝。     

SiC颗粒增强铝基复合材料制造工艺及性能

将２０－４０μｍ的ＳｉＣ颗粒（ＳｉＣｐ）经预处理后在真空中与铝共熔，然后冷至铝合金固液两相区搅拌，可明显改善ＳｉＣｐ／基体间的润湿性和增强相分布的均匀性；加镁也可改善其润湿性，该材料的强度是铝合金的二倍，弹性模量也提高两倍以上。     

SiCf/Ti6242复合材料热机械疲劳损伤原位研究

采用声发射技术和高分辨X射线成像技术对SiC_f/Ti6242复合材料在热机械疲劳过程中的损伤进行了原位监测。实验中采用同相位梯形波加载来模拟钛基复合材料整体叶环服役时的实际载荷工况,应力变化范围130～1300 MPa,温度变化范围100～500℃,500℃时保持最大载荷2min。结果表明,声发射信号主要出现在加载阶段和保载阶段,声发射系统检测到纤维断裂、基体裂纹信号,而在卸载阶段声发射信号非常稀少。利用高分辨X射线成像技术对声发射确认已损伤的样品进行检查,发现试样内部存在连接多个纤维的基体裂纹;在样品裂纹区域,部分断裂纤维的钨芯出现缩颈。声发射技术和高分辨X射线成像技术均表明SiC_f/Ti6242复合材料热机械疲劳损伤机制由纤维断裂和基体裂纹共同控制。     

粉末冶金法制备SiCp/6061Al复合材料的热释放现象

利用机械合金化-粉末冶金制备了SiCp/6061Al复合材料。对实验中发现的一种热释放现象进行了计算机在线测量和初步分析。实验表明,经机械合金化后制备的SiCp/6061Al复合材料中增强体分布均匀,在固溶水淬后有明显的热释放现象,而且热释放的程度与粉末的尺寸、试样的状态有关。试样在室温自然状态下,温度可升高至80℃左右。     

石墨纤维增强Al基复合材料界面反应机制研究

本文利用透射电子显微镜（ＴＥＭ）对不同条件下形成的石墨长纤维增强Ａｌ－Ｔｉ（０．３５ａｔ－％）基复合材料的界面微观结构进行了比较研究，用高分辨透射电子显微术研究了Ａｌ４Ｃ３的生长规律。结果表明Ａｌ４Ｃ３顶端与Ａｌ基体间的界面粗糙，其生长机制为连续生长。Ａｌ４Ｃ３的（０００１）面与Ａｌ基面光滑，其生长机制为沿面生长。两种生长机制在不同的生长驱力作用下，具有不同的相对生长速率。因此在不同的材料制备工艺     

纳米SiC颗粒增强铝基复合材料研究

用粉末冶金方法制备了纳米尺寸ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料，并将其组织及性能与相同工艺制备的纯铝和微米尺寸ＳｉＣ颗粒增强的铝基复合材料（增强相的体积分数相同）进行了对比．与微米颗粒相比，纳米颗粒增强的复合材料组织均匀而细小，硬度及电阻均有较大幅度的升高．     

晶须增强Al—8.5Fe—1.3V—1.7Si复合材料及晶须增强效果的评价

采用粉末冶金法在较高的温度下制备了Ｓｉｃ，Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３晶须增强Ａｌ－８．５Ｆｅ－１．３Ｖ－１．７Ｓｉ耐热铝合金复合材料，由于采用不含Ｍｇ的基体避免了Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３晶须界面上出现界面反应和Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣ晶须界面上出现的办生成，所以所有晶须界面都是清洁的。加入晶须可以明显提高材料的强度和模量，三种晶贩增强效果依次为ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３。这类复合材料的强度随温     

铝基复合材料SiCW/6061Al的激光焊接

采用脉冲激光焊接工艺研究铝基复合材料SiCW/6061Al的焊接性,着重探讨激光输出功率（P）、脉冲频率（f）对接头性能的影响,借助X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段分析接头组织。研究发现,焊缝中存在的界面反应物、气孔缺陷,是导致该种材料焊接性显著降低的主要因素。进一步研究表明,在激光焊接条件下铝基复合材料界面反应是不可避免的,反应物沿热流方向生成,具有一定的方向性,激光输出功率是影响SiC-Al界面反应的主要因素,同时提高脉冲频率将对界面反应有一定的抑制作用;焊缝中气孔随激光脉冲频率的增大而减少直至消失。在此基础上,通过制定合理的焊接工艺,获得了成形良好的铝基复合材料激光焊焊缝。     

IC10合金热机械疲劳性能与寿命预测

600～1 100 ℃时对IC10合金进行同相位、反相位、135-相位和-135-相位的应变控制热机械疲劳实验.发展了一种三参数幂函数能量方法的寿命预测方法,并用于材料的热机械疲劳寿命预测.对Manson-Coffin方程、拉伸迟滞能模型(Ostergren)、基于微裂纹扩展模型的能量方法和三参数幂函数能量方法热机械疲劳寿命预测能力进行评估,结果表明:材料的热机械疲劳应力-应变滞后回线的形状与温度-机械载荷之间的相位角有关;温度-机械载荷之间的相位角对材料的热机械疲劳性能有一定的影响;三参数幂函数能量方法物理意义明确,形式简单,寿命预测结果分布在2倍的分散带内,可以用来预测IC10合金的热机械疲劳寿命.