增强颗粒特征对SiCp/Al复合材料力学性能的影响研究

发布时间：2021-09-03 00:52

　　SiCp/Al复合材料作为一种先进的复合材料,具有高比强度和比模量、耐疲劳、尺寸稳定性高等综合性能,已被广泛应用于航空航天、汽车制造及电子封装等领域。本文主要研究增强颗粒特征对复合材料力学性能的影响,建立SiCp/Al复合材料宏微观力学性能之间的定量关系,在对颗粒特征进行定量化表征的基础上,重点分析颗粒特征参数对复合材料力学性能的影响规律,进一步建立复合材料的力学性能耦合模型。本文的主要研究内容及结果如下:通过对不同位置的纳米压痕曲线分析获得其对应的应力-应变曲线,并最终获得数值模拟需要的力学性能参数及塑性阶段的应力应变关系等。对界面位置的分析发现,杨氏模量的平均值约为187.299GPa,屈服应力的平均值为0.336GPa左右;界面部分塑性阶段的应力应变关系为σ=0.336×（1+557.438·ε_p）^0.376。对基体位置的分析发现,杨氏模量的平均值约为121.015GPa,屈服应力的平均值为0.120GPa左右;基体部分塑性阶段的应力应变关系为σ=0.120×（1+1011.269·ε_p）^0.410

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

按基体分类的应用(a)多通结构；(b)SiC/Ti复合材料叶环；(c)碳纳米管增强镁基复合材料；(d)汽车同步器齿毂

图 1.1 按基体分类的应用(a) 多通结构；(b) SiCf/Ti 复合材料叶环；(c) 碳纳米管增强镁基复合材料；(d) 汽车同步器齿毂（2）按增强体分类① 颗粒增强复合材料：其增强相为弥散硬质颗粒。这种复合材料基体的作用主要是承载变形，增强相的作用是阻碍基体中的位错运动，传递载荷。增强效果与颗粒相的体积分数、分布、直径、形状等有关系。如陶瓷颗粒增强铝基复合材料[20]、合金颗粒增强镁基复合材料[21]等。② 层状复合材料：各层材料的位向和形态可以不同；外层材料提供抗腐蚀性或装饰外观，而选择内层提供强度。分为实心夹层[22]和蜂窝夹层[23]两种。③ 纤维增强复合材料：增强纤维是承受载荷的主要组元，它具有显著的各向异性。如纤维增强铝基复合材料[24]、纤维增强钛基复合材料[25]等。

图 1.3 复合材料压力浸渗的一般过程压力浸渗法的生产效率较高，适合批量生产，制备过程中散热、冷却较快，组织致密[41]，有效地改善了熔体与颗粒间的润湿性[42]。但挤压铸造法要求预制件能够承受较高的压力而不发生变形；此法只适用于制备一些不连续增强的复合材料。② 无压浸渗法无压浸渗的工艺方法是预先把增强体做成所需的预制坯，然后将其放入金属模具内的某个位置，并使熔融液渗透到有预制坯中，最终凝固成所要求的复合材料。该技术的渗入方式[43]有：蘸液法、浸液法和上置法，如图 1.4 所示。蘸液法是将增强颗粒制成多孔材料后插入铝熔体内，使熔液由下而上的渗入预制体的孔隙中，其特点是易实现致密化，但材料上下的均匀性不一。浸液法是将预制的多孔材料完全浸入熔融铝液内，铝液可均匀的渗入多孔材料的孔隙中，其优势是浸渗较均匀，但预制件内气体需较复杂的工艺排除。上置法是将金属材料置于多孔材料的上方，并将它们一同放入加热炉内升温至


本文编号：3380071