应变率和相对密度对泡沫SiCp/ZL104压缩性能的影响

对采用熔体发泡法制备的泡沫5%(体积分数,下同)SiCp/ZL104复合材料进行了准静态和动态压缩性能的测试和分析.结果表明:无论是动态下压缩还是准静态下压缩,泡沫5%SiCp/ZL104复合材料的应力-应变曲线都呈现出典型的3个阶段:线弹性段、平台段和致密段;屈服应力对应变率很敏感,使得应变率增加时,屈服应力增加,且有应变硬化现象发生;随着相对密度的增大,泡沫5%SiCp/ZL104复合材料的动态屈服应力和流动应力与准静态载荷相比显著增加.     

SiCp／2024Al铝基复合材料的耐蚀性

用电化学方法和浸泡试验研究了SiC颗粒粒度和体积分数对SiCp/2024Al铝基复合材料在3．5％,NaCl水溶液中耐蚀性的影响,作为比较对2024Al的耐蚀性也进行了研究,结果表明,与基体相比,SiCp/2024Al复合材料并不增点蚀敏感性,其抗蚀性与SiC体积分数和粒度有关,SiC颗粒体积分数低或粒度高的复合材料,其抗蚀性往往大。     

SiCp／Al复合材料高应变率压缩变形及损伤机理

采用真空热压工艺制备了含SiC颗粒体积分数分别为5%,15%和25%的SiC颗粒增强铝基复合材料,利用Hopkinson高速压杆冲击实验系统对其从静态到动态(应变率为3.3×10-3s-1～5.2×103s-1)的压缩破坏响应进行了研究,结合其光学显微镜分析变形组织,分析了不同体积分数SiCp/Al复合材料高应变率压缩载荷下,材料的变形和微观损伤机理.结果表明,复合材料存在应变率敏感性,SiC含量的增加导致复合材料应变率敏感性的增加,以垂直于载荷方向的增强相颗粒的剪切开裂为主要破坏模式.     

稀土Ce和变形参数对SiCp/Al复合材料热变形的影响

制备了SiC质量分数为5％、8％,Ce质量分数为0.05％的SiCp/Al复合材料.利用Gleeble-1500热模拟试验机,在不同变形温度、变形速率下进行压缩试验,研究了稀土Ce对SiCp/Al复合材料热变形行为的影响.结果表明,SiC质量分数为8％的SiCp/Al复合材料在低温高应变速率条件下发生了动态再结晶.同样条件下,高应变速率的复合材料动态再结晶晶粒比低应变速率下的细小.稀土元素Ce对SiCp/Al复合材料具有明显的强化作用,并且稀土元素Ce能抑制复合材料的动态再结晶.     

微米级SiC颗粒增强铝基复合材料的强化机制

为了研究微米级碳化硅颗粒(SiCp)尺寸和含量对中体积分数SiCp增强铝基复合材料强化机制的影响,用粉末冶金工艺制备SiCp体积分数为30%~40%,颗粒尺寸为3~40μm的SiCp/2024Al复合材料,利用TEM,万能材料试验机等对材料微观结构和拉伸性能进行了研究。结果表明,复合材料的抗拉强度和硬度均随着SiC颗粒尺寸的增大而减小,随体积分数的增加而增大。复合材料的强化是由多种强化机制协同作用的结果,SiC颗粒尺寸主要通过位错强化和细晶强化显著影响对复合材料的强化效果。     

增强颗粒对金属基复合材料微观失效的影响

借助图像处理和识别技术,建立复合材料真实微观结构的有限元模型,进而把该微观结构有限元模型嵌入到宏观模型中,并借助子模型分析技术研究SiCp/6061Al复合材料增强颗粒对其微观结构失效的影响。研究结果表明,和圆形颗粒相比,增强颗粒为正四边形时,SiCp/6061Al复合材料基体容易发生失效。颗粒团簇提高SiCp/6061Al复合材料刚度,但降低了SiCp/6061Al复合材料失效应变。当SiCp/6061Al复合材料达到失效状态,随着增强颗粒密度增加,SiCp/6061Al复合材料失效面积增大。     

Si3N4p/Al复合材料动态压缩性能研究

采用无压浸渗的方法制备了陶瓷(Si3N4p)含量为34.4%、46.3%和51.4%的3种Si3N4p/Al复合材料,应用分离式霍普金森压杆装置测试了复合材料在不同应变率下的动态压缩性能,并与准静态压缩性能进行了比较.分析了应变速率和陶瓷含量对复合材料动态性能的影响规律,探讨了复合材料微观组织特征对复合材料动态性能的影响机制.研究结果表明,Si3N4p/Al复合材料的动态压缩强度高于准静态压缩强度;在动态压缩过程中,高应变率载荷导致复合材料铝合金基体中具有高位错累积速率和较高的温升,因而复合材料动态压缩响应表现为"应变率硬化"效应和"热软化"效应的耦合.复合材料的动态压缩强度随着陶瓷含量增加而增加;热软化效应则随陶瓷含量增加、铝合金变形能力下降而相应减弱.     

微米级SiC颗粒对铝基复合材料拉伸性能与强化机制的影响

为了研究微米级碳化硅颗粒(SiCp)尺寸对中体积分数SiCp增强铝基复合材料的拉伸性能与强化机制的影响,用粉末冶金工艺制备体积分数为30%的SiCp/2024Al复合材料,利用OM,SEM,万能材料试验机等对材料微观结构和拉伸性能进行了研究。结果表明,复合材料的拉伸强度随着SiCp尺寸的减小而增大。当SiCp尺寸为3μm时,复合材料的断裂主要以界面处的基体合金撕裂为主;当SiCp尺寸为25μm和40μm时,复合材料的断裂以SiCp解理断裂为主;当SiCp尺寸为8μm和15μm时,复合材料的断裂方式是以界面处的基体合金撕裂和SiCp的断裂共同作用。3μm SiCp增强复合材料相对密度不高、SiCp分布不均匀但其拉伸强度最大,主要原因为受力时小SiCp极少断裂和小颗粒效应导致基体的显微组织强化。     

无压浸渗高含量SiCp/Al复合材料的组织及压缩力学性能

采用无压浸渗工艺制备出了SiC体积含量达65%的SiCp/Al复合材料,其颗粒分布均匀,试样的致密度较好。动态压缩力学试验表明高含量SiCp/Al复合材料在高应变率下具有明显的应变率效应,其压缩力学行为具有明显的颗粒尺寸依赖效应,在不同应变率下均发现,含较小碳化硅颗粒的复合材料具有较大的屈服应力及流动应力。     

高体积分数TiB2/Al复合材料的动态压缩性能

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)研究高体积分数TiB2/Al复合材料(55%-65%)的动态压缩性能,并对其在高应变率下的损伤机制进行分析。结果表明,相比应变率不敏感的基体合金,高体积分数TiB2/Al复合材料表现出明显的应变率敏感性;且随着体积分数的增加,其应变率敏感系数和流动应力值表现出先升后降趋势。在高应变率冲击下,复合材料表现为脆性断裂,增强相含量越高复合材料越易剪切破坏。复合材料断面局部呈现熔融铝团,直径为50～200μm,这与绝热温升效应有关。绝热温升使得基体合金软化,有效缓解高体积分数复合材料的瞬态失稳破坏。