fe-cr-ni增强铝基复合材料的动态力学行为研究

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1、TB12公开分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________11646博士学位论文论文题目：Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料的动态力学行为研究学号：_________________________1101081005姓名：_________________________周灵展工程力学专业名称：_________________________机械工程与力学学院学院：_________________________杨黎明教授指导

2、教师：_________________________论文提交时间：2018年01月15日AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheDoctor’sDegreeResearchontheDynamicmechanicalbehaviorofFe-Cr-Ni/AlcompositeCandidate：LingzhanZhouSupervisors：ProfessorLimingYangFacultyofMechanicalEngineeringandMechanicsNingboU

3、niversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINADate2018-01-15独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。签名：___________日期：____________

4、关于论文使用授权的声明本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________宁波大学博士学位论文Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料的动态力学行为研究摘要Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料属于金属颗粒骨架增强金属基体型的复合材料，并且在该材料中，增强体与基体均为连续相并各自形成

5、三维网状，这种结构的复合材料具有其独特的性能特性。本文主要围绕Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料的热处理、Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料在低应变率下的应力应变行为、损伤特征和本构模型以及在冲击载荷下该材料的力学行为特征等进行了实验研究和力学分析，并应用数值模拟手段对低应变率加载条件下，Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料内部的应力状态、损伤特征等进行了辅助分析，取得的主要研究成果如下：提出了Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料中界面层的形成机制，即：在复合材料制备过程中，当铝合金熔体接触到温度较低的增强体时，铝合金中的合金元素

6、Si和Cu优先析出于界面部位，随后是Ni和Mg。在随后的热处理过程中，除Ni元素由于含量较低以及在Al中固溶度极低导致扩散困难外，其他元素均发生了互扩散，并最终形成以Al、Si、Cu、Fe和Cr元素组成的界面层。掌握了界面层的性能及其对复合材料组织、性能的影响，即：界面层质硬且脆，其硬度是增强体的两倍多，界面层的形成导致在界面层靠近基体一侧有空位和孔洞生成，使得在室温压缩时，由于微孔的裂纹源效应使得带界面层的复合材料性能低于不带界面层的复合材料；然而，在高温测试时，由于空位和孔洞的能量吸收效应以及界面层对复合材料的进一

7、步强化作用，使得带界面层的复合材料压缩强度反而高于不带界面层的复合材料。获得了低应变率条件下，Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料应力随温度和应变率的变化情况及试样的破坏情况，并提出了试样的损伤机制。即：当测试温度较低或应变率较高时，试样易发生剪切断裂，而随测试温度的升高或应变率的降低，试样向发生双漏斗形破坏方向转移；而当试样发生剪切断裂时，裂纹从端面开始向内部扩展，且裂纹主要发生在增强颗粒与铝基体的界面，当试样发生双漏斗形破坏时，裂纹从试样内部向端面扩展，除界面开裂外，还发生了铝基体的断裂。确定出了Fe-Cr-Ni增强铝

8、基复合材料在低应变率时的Johnson-Cook（JC）本构模型和ModifiedJohnson-Cook（MJC）本构模型材料参量，并完成了对MJC本构模型的修正。采用修正后的MJC模型对Fe-Cr-Ni增强铝基复合材料流变应力预测的精度获得显著提升，其中，采用该模型预测结果的平均相对误差为5.62%，相对误差在±15%的数据I