基于共晶凝固工艺铁基复合材料(Fe-TiB 2 )的原位疲劳裂纹扩展研究

发布时间：2024-05-20 04:38

　　轻量化是如今汽车制造发展的必然趋势,但车身轻量化的同时却往往会导致车身结构刚度的降低,所以开发新型低密度高弹性模量的金属基复合材料(Fe-TiB₂)成为了车身轻量化的重要课题之一。基于共晶凝固制备工艺所形成的Fe-TiB₂复合材料具有超高的界面强度,克服了粉末冶金等方法在该方面的不足,因而近年来越来越受到广泛关注。同时,该种方法制备工艺简单、制备成本低廉,能应用于大规模工业化生产,并且在同等条件下,共晶凝固制备出的金属基复合材料具有较强的界面强度,有望提升材料的韧性及其抗疲劳裂纹扩展性能。本文基于原位SEM技术对两种不同TiB₂含量(vol:9%和13%)铁基复合材料(Fe-TiB₂)的疲劳裂纹扩展机理及其性能展开了深入研究。研究表明,由于TiB₂与基体之间具有较高的界面强度,在裂纹尖端逐步靠近加强相TiB₂时,其扩展速率会有明显下降,且产生较多分支以及曲折扩展路径,能有效提升其抗疲劳裂纹扩展性能。此外,在疲劳裂纹扩展试验中,Fe-TiB₂

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 金属基复合材料简述
    1.3 共晶凝固铁基复合材料(Fe-TiB₂)研究现状
    1.4 疲劳裂纹扩展理论基础
        1.4.1 裂纹分类
        1.4.2 线弹性断裂力学基础
        1.4.3 弹塑性断裂力学基础
        1.4.4 疲劳裂纹扩展规律
    1.5 主要存在问题及本文研究的主要内容
        1.5.1 主要存在问题
        1.5.2 本文研究的主要内容
第2章 共晶凝固铁基复合材料的制备及力学性能评价
    2.1 引言
    2.2 TiB₂ 颗粒增强相金属基复合材料原位制备方法简介
        2.2.1 自蔓延高温合成法
        2.2.2 放热弥散法
        2.2.3 反应热压法
        2.2.4 接触反应法
        2.2.5 机械合金化法
        2.2.6 混合盐反应法
    2.3 本研究中铁基复合材料(Fe-TiB₂)的制备及后处理
        2.3.1 材料制备
        2.3.2 材料后处理
    2.4 铁基复合材料(Fe-TiB₂)微观形貌及力学性能
        2.4.1 微观形貌
        2.4.2 力学性能
    2.5 本章小节
第3章 共晶凝固金属基复合材料(Fe-TiB₂)的疲劳裂纹扩展机理研究
    3.1 引言
    3.2 Fe-TiB₂(vol:9%)原位疲劳裂纹扩展实验
        3.2.1 实验准备
        3.2.2 实验方法
        3.2.3 实验结果及分析
    3.3 EBSD试验表征
        3.3.1 EBSD(电子背散射衍射技术)简介
        3.3.2 实验准备及实验方法
        3.3.3 实验结果及分析
    3.4 DIC试验表征
        3.4.1 DIC简介
        3.4.2 实验准备
        3.4.3 实验方法
        3.4.4 DIC实验结果及分析
    3.5 本章小结
第4章 加强相含量对疲劳裂纹扩展性能影响研究
    4.1 引言
    4.2 原位疲劳裂纹扩展实验
    4.3 数据结果及分析
        4.3.1 实验结果
        4.3.2 分析讨论
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所参加的科研项目



本文编号：3978972