颗粒形貌对SiC_p/Al复合材料热性能的影响

为研究SiC颗粒形貌对SiC_p/Al复合材料热性能的影响,采用水刀对颗粒进行预处理以圆整颗粒的尖角,随后通过挤压浸渗工艺制备了67vol%SiC_p/Al复合材料。同时,采用DEM模型、Kerner模型、Turner模型和2D有限元模型分别对复合材料的导热率、热膨胀性能进行了预测。对比模拟结果和实验结果说明,2D有限元模型的模拟结果与实验结果更为接近;SiC颗粒形貌对本研究复合材料的导热、膨胀性能有直接影响。长径比较小的颗粒有利于热量的均匀扩散,所制备的复合材料具有更高的导热率,同时导热率和热膨胀系数具有各向同性;长径比较大颗粒制备的复合材料由于热量在长度方向和径向的传热具有差异,从而导致其导热率和热膨胀性能具有各向异性。     

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。     

8090Al—Li合金的疲劳裂纹扩展

研究了8090型Al—Li合?疲劳裂纹扩展行为以及组织结构和环境的影响,结果表明,在空气中,自然时效和欠时效?现出最好的疲劳裂纹扩展阻力,其次是峰时效状态,而过时效状态的疲劳裂纹扩展阻力最低,在3.5%NaCl水溶液中,时效状态对疲劳裂纹扩展行为有着同空气中相同的影响规律,但在同样的时效条件下,在3.5%NaCl水溶液中的疲劳裂纹扩展阻力要比空气中的低,在相同的应力强度因子范围△K作用下,缺口短裂纹和物理短裂纹均表现出比长裂纹高的扩展速率,用位错的平面滑移性和循环滑移可逆性解释了时效的影响,用裂纹的闭合效应和裂纹尖端塑性区尺寸说明了长短裂纹扩展行为的差别。     

16Mn钢疲劳短裂纹扩展

用带有盲孔的16Mn钢小圆棒试样进行等幅加载的疲劳试验,研究盲孔边短裂纹的扩展。建立了短裂纹平均扩展速率、裂纹长和名义应力幅的表达式,分析考察了短裂纹扩展的统计规律,讨论了裂纹表面尺寸分布随疲劳循环数的演化情况。     

氧化锆基复合材料的裂纹扩展和疲劳性能

氧化锆(ZrO2)陶瓷中的应力诱导相变概念,在陶瓷领域颇具新意。70年代业已证明,ZrO2陶瓷确实有一个抗裂纹扩展的相变韧化机理。应力诱导相变就是裂纹尖端的亚稳四方晶体向单斜晶体转变,伴随体积膨胀诱导出压缩应力,起着减小裂纹扩展驱动力的作用。四方晶体的ZrO2陶瓷(TZP),通过添加不同氧化物,例如铈氧化物(Ce-TZP)或钇氧化物(Y-TZP),以四方对称的形式保持稳定。ZrO2陶瓷也能以四方晶体形式存在于立方基体中。MgO可部分稳定ZrO2,称为Mg-PSZ;ZrO2也可作为复合材料的一部分,例如Al2O3-ZrO2复合材料,称为ZTA。经过大…     

疲劳短裂纹扩展中的混沌现象

在低周疲劳的短裂纹扩展中 ,利用非线性动力学理论 ,分析 Hobson的短裂纹扩展公式 [1 ] ,发现在一定条件下会出现分岔、混沌现象。计算机模拟试验显示 ,在混沌区域内 ,即使初始裂纹尺寸相差很小 ,在经过若干次的应力循环后 ,两者之间会相差很大。如果假设裂纹是以单裂纹穿晶形式扩展 ,发现参数在许多取值区间会发生分岔、混沌现象。由此可知 ,短裂纹扩展的分岔和混沌 ,是导致疲劳试验结果分散性大的原因之一。     

SiC_p/Al合金基复合材料的室温拉伸性能

通过对采用半固态搅拌液态模锻工艺制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ 合金基复合材料室温拉伸性能的研究, 分析了这种复合材料屈服强度和极限强度提高的原因, 对颗粒增强复合材料的强化机理进行了探讨; 同时, 采用扫描电子显微镜对材料的拉伸断口进行了观察, 发现复合材料及未增强基体合金的断裂虽均属于塑性断裂与脆性断裂的混合型模式, 但随着ＳｉＣ 颗粒在复合材料中的体积分数的增加, 脆性断裂特征变得更为显著。     

Ce对Al－Li合金物理短裂纹扩展特性的影响

本工作研究了２０９０和８０９０合金名义门槛值、本征门槛值和闭合效应对裂纹尾迹的响应关系。Ａｌ－Ｌｉ合金具有优良的疲劳长裂纹门槛值和强的短裂纹效应，其物理本质是高的裂纹闭合效应和裂纹闭合效应的尾迹依赖性．２０９０合金微小裂纹的扩展抗力劣于７０７５合金，系因△Ｋｉ低；８０９０合金的△Ｋｉ与２０２４合金相当，其短裂纹扩展抗力相当或优于２０２４合金，微量稀土元素Ｃｅ可显著改善２０９０合金的本征门槛值，有益于裂纹闭合效应，较大幅度提高其疲劳长、短裂纹扩展抗力。Ｃｅ降低８０９０合金的本征门槛值，有损于其疲劳长、短裂纹扩展抗力。     

SiC维纤增强钛基复合材料的疲劳裂纹扩展速率

用箔-纤维-箔法制备SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料,研究复合材料在加载频率f=10Hz、应力比R=0.1、最大应力σmax=300MPa条件下的疲劳裂纹扩展速率(da/dN),并采用扫描电子显微镜对疲劳破坏断口进行观察和分析。结果显示,在该加载条件下,复合材料第Ⅱ阶段疲劳裂纹扩展速率符合高斯函数。断口观察表明,复合材料的基体在裂纹稳态扩展区出现明显的疲劳条带,复合材料的疲劳损伤可以分为纤维断裂、基体开裂和纤维/基体界面脱粘等多种形式。     

颗粒氧化处理对SiC_p/Al复合材料耐蚀性的影响

对SiC颗粒(SiCp)进行了1 100℃高温氧化处理,并制备了SiCp/Al复合材料。采用化学浸泡试验、扫描电镜、失重曲线、电化学测试等方法研究了氧化处理时间对SiCp/Al复合材料腐蚀行为的影响。结果表明,不同时间氧化处理后SiC颗粒表面形成不同形貌的SiO2氧化层,该氧化层可阻碍高温下铝液与SiC颗粒直接接触,避免了有害界面反应的发生,阻碍容易发生水解反应的Al4C3的生成,进而提高SiCp/Al复合材料的耐蚀性。     

A prediction for fatigue crack growth rate in diffusion bonded Al/Ti interface

A melt diffusion bonding technique was developed to make a joint of Ti and Al, which had been regarded as almost impossible because of high activity. Fatigue crack growth rates, da/dN of the Al/Ti interfaces were measured experimentally at various stress ratios and compared with pure Ti and Al. The interface showed a resistance to fatigue crack propagation as good as that of aluminum alloy. The proposed universal equations on the basis of the crack closure concept made it possible to predict da/dN for various ΔK and R. Fatigue crack was observed to grow in the Al side adjacent to the interface along the direction parallel to the interface. It was observed to form the intermetallic compounds in the interface region.     

粒度组成对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

采用凝胶注模法制备SiC预制件用于无压熔渗液态铝合金实现60～67 vol%SiCp/Al复合材料的近净成形制备,研究了碳化硅颗粒级配及热处理对复合材料力学和热学性能的影响.结果表明:不同粒度的SiC粉体在铝基体中分布均匀,无明显偏聚现象;采用较细的SiC颗粒级配和退火处理都能有效提高复合材料强度;粗颗粒级配能增大SiC在复合材料中的体积分数,有利于导热性能的提高和热膨胀系数的降低;SiCp/Al复合材料抗弯强度介于240～365 MPa,室温时热导率介于122～175 W·m-1·℃-1.之间,室温至250℃的平均线热膨胀系数小于7.5×10-6℃-1,满足电子封装的性能要求.     

SiC_p/Al室温阻尼性能与应变振幅的相关性

从细观力学观点出发 ,利用胞元法对颗粒增强金属基复合材料SiCp/Al的阻尼特性进行了数值模拟 ,研究了应变振幅对室温下SiCp/Al复合材料的阻尼性能的影响。结果表明 :在应变振幅ε0 较低的条件下 ,阻尼性能与应变振幅无关 ;当应变振幅ε0 达到一临界应变振幅εcrit后材料的阻尼性能随着应变振幅的增大而迅速增大。所得的模拟结果与G L位错阻尼模型吻合较好 ,表明SiCp/Al复合材料的室温阻尼性能主要是材料中两相在循环载荷作用下变形不一致而在相界面处产生局部微塑性变形造成的。     

Quantitative models on corrosion fatigue crack growth rates in metals: Part II. application of fatigue crack growth rate modeling for nickel-based superalloys at elevated temperatures

Approaches to predict da/dN-àK for environmental situations; including empirical interpolative equations, linear superposition of mechanical fatigue and time-based environmental cracking, and mechanism-based models; are presented. For several material-environment systems, these models were incorporated in fracture mechanics life prediction methods, and successes have been reported in evaluating the corrosion fatigue contribution. Considerable uncertainties are, however, associated with these models. The linear superposition analysis is emphasized; material-environment systems that are severely environment-sensitive should be adequately described by this method. Direct and indirect methods exist to define time-based crack growth rates for use in linear superposition predictions of da/dN. The linear superposition approach is effective, but only for those cases where K_ISCC is high relative to typical flawed component stress intensity levels. Empirical curve-fit models require an extensive environmental crack growth rate data base, which are costly to develop, and are effective for interpolations but not predictions of fatigue crack growth data. Mechanism-based models for broad predictions of cycle-time dependent da/dN versus àK, and other variables such as frequency or hold time, are in an infant state.     

TC4ELI合金疲劳裂纹尖端塑性区对裂纹扩展的影响

研究了TC4ELI合金片层组织与短棒α组织中的疲劳裂纹尖端塑性区及裂纹扩展行为.首先通过SEM及TEM观察比较两种显微组织下的疲劳裂纹尖端塑性区,讨论两种显微组织中裂纹尖端塑性区对疲劳裂纹扩展路径及扩展断口的影响,分析裂纹扩展路径和裂纹尖端塑性区对裂纹闭合及裂纹扩展速率的影响.结果表明:与短棒α组织相比,片层组织中具有较大的裂纹尖端塑性区及曲折的裂纹扩展路径,并最终从疲劳裂纹闭合的角度,解释了片层组织具有较低的疲劳裂纹扩展速率的原因.     

低温处理对SiCp／6061Al复合材料残余应力的影响

对时效状态及－６０℃和－１９６℃低温处理状态的Ｓｉｃ_ｐ／６０６１Ａｌ（ＳｉＣ体积分数为２０％）复合材料中的热残余应力进行了Ｘ射线应力测定及有限元分析．实验与计算结果均表明，随着低温处理温度的下降，复合材料基体相中的平均残余应力由拉应力逐渐变成了压应力，增强相中的平均残余应力由压应力逐渐变成了拉应力．但是，低温处理后材料内部仍然存在着应力梯度和应力集中，基体相中仍然存在着拉应力区．     

Assessment of the SiC＿p Distribution Uniformity in SiC＿p／Al Composites Made by Powder Metallurgy

ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅＳｉＣ＿ｐＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＵｎｉｆｏｒｍｉｔｙｉｎＳｉＣ＿ｐ／ＡｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＭａｄｅｂｙＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＦａｎＪｉａｎｚｈｏｎｇ；ＹａｏＺｈｏｎｇｋａｉ（樊建中）（姚忠凯）（Ｈａｒｂｉｎ...     

TiN夹杂物对690合金传热管疲劳裂纹扩展行为的影响

采用销加载拉伸(PLT)方法和直流电压降法(DCPD)测试技术,测量了690合金管在室温和高温325℃空气中的疲劳裂纹扩展速率。结果采用Priddle模型拟合分析,预测得到了690合金管在室温和325℃下的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和断裂韧性K_c,高温下材料的疲劳裂纹扩展速率明显加快,表现为ΔK_(th)和K_c显著下降。试验结束后在扫描电镜下观察断口形貌,疲劳裂纹的扩展为穿晶形式,疲劳断口上观察到大量的TiN夹杂物,分析表明TiN夹杂物对690合金管的疲劳裂纹萌生和扩展有促进作用。     

电子封装用SiC_p/铝基复合材料的触变性能

采用Gleeble-1500热模拟机,研究了半固态SiCp/铝基复合材料在不同触变温度和变形速率下的触变性能和组织特征。结果表明,随着应变的增加,复合材料应力首先快速增加,然后快速减小,最后又有缓慢增加的趋势。此外,随着变形温度降低或变形速率升高,复合材料的半固态压缩变形应力均增加。经过压缩变形后,自由变形区比大变形区分布有更多的SiCp,含量达到55%(体积分数)左右,且平均尺寸小于20μm。细SiCp在压缩变形后主要集中于自由变形区,这表明通过半固态触变成形产生的液固相分离可产生高SiCp区域,从而符合电子封装材料的要求。     

Thermal shock fatigue behavior of TiC/Al2O3 composite ceramics

The thermal shock fatigue behaviors of pure hot-pressed alumina and 30 wt. % TiC/Al2O3 composites were studied. The effect of TiC and Al2O3 starting particle size on the mechanical properties of the composites was discussed. Indentation-quench test was conducted to evaluate the effect of thermal fatigue temperature difference (ΔT) and number of thermal cycles (N) on fatigue crack growth (Δα). The mechanical properties and thermal fatigue resistance of TiC/Al2O3 composites are remarkably improved by the addition of TiC. The thermal shock fatigue of monolithic alumina and TiC/Al2O3 composites is due to a "true" cycling effect (thermal fatigue). Crack deflection and bridging are the predominant reasons for the improvement of thermal shock fatigue resistance of the composites.