sicpal复合材料疲劳裂纹扩展行为的研究

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1、Y698670SiOp／AI复合材料疲劳裂纹扩展行为的研究学科：材料加工工程研究生签字指导老师签字啪札乱摘要本文以大功率柴油发动机活塞材料为研究背景，利用西安工业学院研制的近共晶AI．12Si．2Ni．2Cu．Mg合金作为基体合金，采用液态搅拌法专利技术制备了SiC颗粒体积分数分别为5％和10％的SiCp／A1复合材料；并利用1NSTRONl342型疲劳试验机研究了复合材料在不同应力比下及不同SiC颗粒体积含量下的疲劳裂纹扩展行为。在宏观疲劳裂纹扩展性能的研究基础上，利用扫描电镜研究了SiCp／Al复合材料的疲劳裂纹扩展断口特征，裂纹扩展处SiC颗粒分布情况，进而采用理论分析和实验研

2、究相结合的方法，从微观和宏观两个方面对SiCp／A1复合材料的疲劳裂纹扩展的一般规律、影响因素、微观机制进行了深入的研究。结果表明：液态搅拌法制备的SiCp／A1复合材料的会相组织中，SiC颗粒均匀地分布于铝合金基体中，sicp／A1复合材料的室温和高温力学性能均高于基体合金，且随SiC颗粒体积分数的增加而提高；人工时效下，SiCpIAl复合材料的疲劳裂纹扩展抗力随SiC体积分数的增加而增加。在室温条件下，对于SiC颗粒体积百分数为10％的SiCp／A1复合材料，当平均应力一定时，随着应力比的增加，裂纹扩展反而降低。研究发现，塑性区的大小直接影响疲劳裂纹的扩展速率，塑性区阻碍裂纹的扩

3、展。塑性区较大时裂纹扩展比较慢，当塑性区较小时裂纹的扩展速率快：基体合会中，主裂纹边有大量的微裂纹，裂纹尖端塑性变形程度明显高于复合材料。与基体材料相比，复合材料疲劳裂纹扩展速率的提高主要与裂纹的偏转有关，这种偏转使得裂纹更倾向于沿着颗粒与基体的界面扩展。关键词：SiCp／AI复合材料；基体合金；疲劳断裂；裂纹扩展StudyontheFatigueCrackPropagationBehaviorofSiCp／AICompositesDiscipline：MaterialProcessingEngineerings毗ntsisnature：小哟‘；眇¨SupervisorSignatu

4、re：幺五嘶■』√ABSTRACTAnear-eutecticA1一Sialloyusedtohigh—powerdieselenginepistonwasdeveloped．TheSiCparticulatereinforcedaluminummatrixcomposites(SiCp／A1)werefabricatedusingapatentmodifiedmeltstirringcastprocess．ThevolumefractionpercentofSiCparticles5v01％，10v01％。ThespecimensofSiCp／AIcompositeswereemp

5、loyedtomeasurethefatiguecrackpropagation(FCP)rateinthreedifferentquantityofSiCparticleandinthreedifferentRatroomtemperaturebyINSTRON1342fatiguetestingmachine．Basedonthemacroscopicfatiguecrackpropertiesofthecomposites，fatiguecrackfracturecharacteristicsandthedistributionofSiCparticlesonthesurfac

6、eofAlalloywereanalyzedfurtherbyusingSEM．FurthermoresystematicinvestigationismadeonthegeneralFCPpattern，theFCPmicro—mechanisms，themechanicalmodelsandtheintrinsic—andextrinsicfactorsaffectingFCPbyusingtheapproachcombiningtheanalysisandtheexperiment．Thefatiguecrackmechanismsandtheirrelationwiththe

7、microsttuctureandmechanicalpropertiesoftestingmaterialwerediscussed．TheresultsindicatedthatthemicrostructuresoftheSiCp／A1compositesshowedahomogeneousdistributionofSiCparticlesinaluminummatrix．．UnderthesameRconditionatroomtemperatu