晶须增强铝复合材料残余应力及钢材锈层残余应力

《晶须增强铝复合材料残余应力及钢材锈层残余应力》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海交通大学博士后姜传海研究报告摘要利用X射线衍射技术，动态研究了Sic、／A1复合材料中的热残余应力及其变化规律。通过理论分析和试验测量，研究TAl。。B。O，，。，AI复合材料热残余应力的调整途径，同时对复合材料强化效应也进行了一定的探讨。研究了钢材锈层物相结构及锈层残余应力，尝试从力学角度认识钢的大气腐蚀过程及机理。／铸态20vol％sic、／6061Al复合材料自高温冷却至室温的过程中，基体热应力逐渐增大，但当温度低于150℃时应力值趋于稳定。在高温状态下复合材料热残余应力按幂指数方式松弛，其应力指数及激活能均高于未增强合金。挤压态20v01％SiC：j6061A1复合材料中存在较大

2、宏观残余应力，在高温状态下宏观残余应力也按幂指数方式松弛，应力指数及激活能明显高于未增强合金。热循环对20v01％SiC,,／6061AI复合材料尺寸稳定性及残余应力的影响，主要与晶须取向有关。铸态复合材料中晶须为混乱取向，热循环后试样尺寸及残余应力变化不大。挤压态复合材料中晶须为定向排列，热循环后试样沿晶须排列方向尺寸增大及残余应力降低，同时垂直晶须排列方向尺寸减小及残余应力升高。振动时效可有效降低20v01％SiCJ6061AI复合材料中的热残余应力，同时改善材料的拉伸强度。随着循环上限应力的增大热残余应力呈单调下降的趋势，但复合材料拉伸强度与循环上限应力之间并非是单调关系，只有选择适当

3、的循环上限应力才可以获得最高的拉伸强度。低温处理及预变形均可以调整铸态25v01％A1。出。O。／6061A1复合材料中的热残余应力。通过低温处理及预变形，使基体局部发生一定错配拉伸塑性应变，同时晶须保持弹性应变状态，最终造成两相间错配应变即热残余应力降低。经低温处理及预变形后，复合材料拉伸屈服强度得到改善。当对挤压态25v01％Al，。B。O，，d6061Al复合材料施加拉伸载荷时，基体承载应力仅为外载应力的58．3％，晶须平均应力是外载应力的225％，晶须端部应力是外载应力的159％。试验确定出复合材料中基体应力与应变的关系，发现复合材料基体屈服强度及加工硬化系数明显高于未增强合金。铸态

4、25v01％Al，。B。O。／6061A1复合材料经喷丸处理后，试样表层基体呈现出较大的残余压应力状态，X射线衍射线峰的半高宽度明显增大。喷丸处理可造成复合材料基体表层强度明显增高，主要与表层基体的亚晶粒细化、点阵畸变和位错密度增高等有关。普通碳钢锈层疏松并存在较多的空洞和裂纹，而耐候钢锈层致密即空洞和裂纹数量较少。碳钢与锈层之间界面凸凹不平即存在较多的深腐蚀坑，而耐候钢界上海交通大学博士后姜传海研究报告摘要面则相对平整。对于我国典型四个地区放置1年后的碳钢及耐候钢，其锈层主要为y—FeOOH及少量口．FeOOH$II。各地区钢材锈层的物相结构比较接近，而且内外锈层差别不明显。钢材表面凹凸不

5、平将导致锈层应力的分布不均匀，在腐蚀坑腰部附近存在锈层应力集中，容易导致锈层破裂。使用侧倾法、内标法及多点抛物线定峰法，可以有效提高锈层残余应力的测量精度。锈层残余应力直接与其所能承受的应力水乎有关，而且受锈层形态及致密度的影响。耐候钢锈层残余应力明显高于普通碳钢，证实了耐候钢锈层具有较高强度的事实。J／o／、、一。～，关键词：晶须增强铝复合材料，残余应力，强化效应，钢材，锈层应力，x射线衍射1．，一II—上海交通大学博士后姜传海研究报告AbstractABSTRACTThethermalresidualstressanditsvariationfortheSiCffAlcompositew

6、eredynami‘callystudiedbyusingtheX—raydiffractiontechnique．Bymeansoftheoreticalanalysisandexperimentalpractice，theadjustingmethodofthermalresidualstressfortheAll8840”JAlcompositewasinvestigated，meanwhilethestrengtheningeffectwasalsoexplored．Thephasestructureandtheresidualstressoftherustlayeronsteelw

7、ereinves·tigated，andthecorrosionprocessandmechanismforsteelinatmosphereenvironmentbeenunderstoodintheviewofmechanics．Duringthecoolingprocessoftheas—cast20v01％SiCff6061A1compositefromhi曲temperaturetoroomtemp