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1、复合材料学报第18卷第4期11月2001年ACTAMATERIAECOMPOSITAESINICAVol.18No.4November2001文章编号:100023851(2001)0420054204SiC颗粒增强铝合金基复合材料断裂与强化机理郭成,程羽,尚春阳,苏文斌,许建群(西安交通大学机械工程学院,西安710049)摘要:对SiC颗粒增强铝合金基复合材料的室温拉伸断裂与强化机理进行了研究。结果表明:该类材料的断裂包括基体韧断、界面脱开和增强体颗粒断裂三种方式,均属于MNG模式;该类复合材料的强化效果取决于基体强度与界
2、面强度的匹配关系,当基体的屈服强度达到某一临界值时,通过添加增强体颗粒来强化材料是非常困难的。关键词:复合材料;断裂;强化中图分类号:TB331;TG304文献标识码:AMECHANISMSONFRACTUREANDSTRENGTHENINGOFALUMINIUMALLOYMATRIXCOMPOSITESREINFORCEDWITHSiCPARTICLESGUOCheng,CHENGYu,SHANGChun2yang,SUWen2bin,XUJian2qun(SchoolofMechanicalEngineering,Xi′
3、anJiaotongUniversity,Xi′an710049)Abstract:Themechanismsoftensilefractureandstrengtheningofaluminiumalloymatrixcompos2itesreinforcedwithSiCparticlesareexamined.Theresultsshowthatfractureevolutionentailsapro2cessofmicrovoidnucleation,growth,coalescence(MNG)forthePRMM
4、Csandthereexhibitthreemodelsofinitialfractureintheprocess:toughnessfractureofthematrix,boundaryseparationandparticlebreak.Experimentalanalysesshowthatstrengtheningeffectofthecompositesdependsonthematchingrelationsbetweenthematrixandtheboundarystrengthanditisverydif
5、ficulttostrengthenthecompositeswhenyieldstressofthematrixgoesbeyoundacertaincriticalvalue.Keywords:composites;fracture;strengthening颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs)具有重实验材料为用PM法制备的Al2Cu2Mg和Al2量轻,比强度、比刚度高和优良的耐磨性等优点,被Cu基复合材料,基体成份如表1所示。增强体选用认为是一种较理想的结构材料,将在航空、汽车和电平均粒度为10Lm的SiC颗粒,其体
6、积分数为5%、[1～3]子工业得到广泛的应用。然而,由于对该类材料10%、15%和20%四种。为进行比较,制备了相应的室温力学性能,断裂和强化机理的研究目前尚无基体成份的铝合金试样。令人满意的结果,阻碍了其工程产业化的进程[4,5]。表1基体的化学成份本文作者对由两种不同基体组成的SiC颗粒增强铝Table1Chemicalcompositionofmatrixvol.%合金基复合材料的室温拉伸性能,断裂和强化机理MatrixCuMgSiFeAl进行了实验研究,并与文献中的实验结果进行了比Al2Cu2Mg4.500.60<0
7、.10<0.50其余较,揭示了影响PRMMCs室温强度的因素和导致Al2Cu5.000.00<0.300.15其余材料断裂的原因。该项研究丰富了复合材料力学性试样采用正挤压制备,挤压温度为520℃,挤压能数据库,深化了对PRMMCs断裂行为的认识,为速度为0.035mmös,毛坯表面施加石墨润滑剂,挤合理使用该类材料提供了依据。压比R=12,凹模锥角A=120°。毛坯挤压后按GB7963—87加工成<5mm×25mm标准拉伸试样。室1实验材料、设备和方法温拉伸实验在Instron1195万能材料实验机上进收稿日期:19992
8、12223;收修改稿日期:2000206206基金项目:西安交通大学在职博士基金资助(BS9907)作者介绍:郭成(1948),男,博士,教授,主要研究方向为先进材料制备与成形控制、冲压件质量控制和模具C3P。郭成,等:SiC颗粒增强铝合金基复合材料断裂与强化机理·55·行,拉伸速度为1m
