SiCp/Al复合材料切削过程的颗粒损伤研究

SiCp/Al复合材料动态去除过程中极易发生颗粒损伤，为避免或利用复合材料切削加工过程中的颗粒损伤现象，优化SiCp/Al复合材料切削加工，深入研究了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤现象及其对切削加工的影响。首先，通过位错塞积理论和切屑根部微观观察，揭示了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤机理，发现位错塞积引起的应力集中是导致界面脱粘的主因，颗粒断裂主要是由集中应力、刀刃挤压颗粒、局部颗粒聚集挤压以及颗粒连成网状结构引起；然后，基于考虑颗粒影响的动态本构模型、Eshelby等效夹杂理论、Weibull统计分布和刀刃-颗粒接触分析，建立了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤度模型，并借助图像处理技术验证了模型的有效性；最后，根据颗粒损伤度预测结果，分析了颗粒损伤度对SiCp/Al复合材料切削加工的影响。结果显示，颗粒损伤度增大，会使切屑锯齿化程度增强，并严重降低已加工表面质量；颗粒损伤会显著影响颗粒强化效应，导致切削力随颗粒含量增大先升后降、随颗粒尺寸增大而降低。