不同种类的陶瓷颗粒加强铁基复合材料机械性能的试验和模型翻译

《不同种类的陶瓷颗粒加强铁基复合材料机械性能的试验和模型翻译》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、不同种类的陶瓷颗粒加强铁基复合材料机械性能的试验和模型摘要强度，杨氏模量和硬度的铁基复合材料性能的试验通过不同种类的陶瓷颗(SiC,Cr3C2,TiC和Ti(C,N)）的动力学温度控制的陶瓷颗粒制备直流加热技术进行了实验研究。不同复合材料的应力应变曲线增强颗粒的应力通过埃什尔方法模型进行模拟，为了解释实验和揭示强化机制。在四种增强性的实验当中，碳化硅增强颗粒表明，在改善复合物的强度上表现出最强的影响。理论分析揭示了原因，因为其更高断裂韧性和硬度，以及有限的分解来增加基体强度。四种复合材料的强度提出了10％体积分数的最大值，当体积分数为10％以上该微粒发生显着增强团聚。由模拟

2、的应力应变曲线与实验在SiC/Fe和Ti（C，N）/Fe复合材料的曲线符合的很好，与SiC/Fe和Cr3C2/Fe复合材料曲线符合的不好。这表明，复合材料的强化机制不仅取决于增强体的负载分布，而且也增加基体强度。1.简介金属基复合材料，特别是铝基复合材料，已被广泛应用于许多先进的工程如现代汽车和航空航天工业的应用[1,2]。在复合物系统中，用铁做基体材料由于其成本低，热处理，以及更好的加工性和焊接性使得对其感兴趣[2,3]。铁基复合材料通过液相加工或常规粉末冶金工艺来制备[3-6]。然而，铁和碳化硅的熔融反应需要在一定的湿度下进行[6]，所以它不适合液相烧结。普通的粉末冶金

3、（P/M）和热等静压烧结需要超过2小时烧结时间，并导致碳化硅颗粒和基体界面难以反应[6,7]。铁基复合材料的力学性能在文献中有报道说是不好的，因为碳化硅颗粒的分解[3-7]。动态温度控制直流电加热技术在我们前期工作的基础上已经被发展，动力学温度控制的直流加热技术使得制造可行和低成本，由于小于300秒的短处理时间从而具有优良性能。最常用的陶瓷颗粒增强在金属基复合材料，包括各种不同的氧化物（例如，Al2O3和ZrO2)，氮化物（如），和碳化物（例如，SiC,TiC,Cr3C2,VC,和）[11]。据报道，Cr3C2及TiN比和TiC颗粒在改善铁基复合材料的性能上有更好的影响，但

4、加强颗粒不是在同尺寸下研究的[12]。这是非常有趣的认识的想知道，不同类型的加固效果和在复合物的力学性能上的体积分数和报告的影响是远远不够的，和得出一致结论。不过，在文献中的铁基复合材料的有关研究通过常规加工方法来完成，导致了低机械性能和与其他数据比较的低应用性。一个系统化调查需要建立这样的结论采用先进的双级直流加热技术。一个理论模型已经被引进讨论颗粒增强金属基体复合材料的力学行为[13-17]。有效介质近似模型引进，研究SiC/Al和Si/Al复合材料的颗粒大小，粒度分布的影响并在变形响应体积分数进行比较模拟和实验应力应变曲线[15]。Paul模型，Paul估计模量上限和

5、下限和Halpin-Tsai模型预测石墨/Al和SiC/Al复合材料弹性模量变化[16]。Mori-Tanaka模型，两相自洽模型等方面的研究，以简化预测的单调各向同性单轴响应颗粒增强金属通过计算应力应变曲线法制备Al2O3/Al和Al/Al复合材料[17]。该颗粒符合机械模型埃什尔方法，开发了计算负载分区在增强体和基于应变基于负载传递机械性能的基体[18-20]。利用该模型成功模拟了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的应力应变曲线[18-20]。对铁基复合材料这种模拟需要提供通过计算对实验结果在不同增强颗粒的压力和应力应变曲线理论分析。目前工作的目的是揭示直流加热技术对不同种类的

6、陶瓷颗粒增强铁基复合材料的机械强度。在和Ti（C，N）的在同样大小尺寸的实验结果，探讨不同增强颗粒的效果和体积分数（5％，10％和15％）时复合材料的性能。基于建模我们以前的工作进行了解释实验分数的结果。2。材料和方法2.1.材料和实验过程用于实验的，Cr3C2和TiC和Ti（C，N）四种增强颗粒全都是纯度≥99.85％的比率商业粉末产品。在商业标准下全部陶瓷粉末粒子的平均尺寸为。铁粉采用的是纯度≥98.68％的商业粉末产品，最大C的含量是0.015％。铁粉平均粒径为和1％硬脂酸锌作为结块剂和润滑剂被添加。每个粉混合后16小时，然后240MPa的压力压缩成60mm×30mm

7、×10mm的体积。所有的组成单元通过动态温度控制直流电加热技术来烧结，已经在传统热压烧结炉的基础上发展出新的实验设备[8-10]。强电流通过粉末坯体直接使用陶瓷模具的动力学温度温度控制，加速烧结的目的增强体与铁基体反应。根据到陶瓷模具的性能在这项研究仅限于40MPa和烧结伏的5V。烧结包括两个阶段，即加热阶段和保温阶段。在第一阶段的加热时间为100s和第二阶段时间为200s。在保温阶段直流的接通为1s，断开为1s。拉伸试验是在室温下以速率为0.3mm/min拉伸长度为28mm和5mm直径样品。每组实验数据至少进行三