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1、复合材料学报第19卷第4期8月2002年ACTAMATERIAECOMPOSITAESINICAVol.19No.4August2002文章编号:1000-3851(2002)04-0046-05高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究1121高庆,康国政,杨川,张娟(1.西南交通大学应用力学与工程系,成都610031;2.西南交通大学材料工程系,成都610031)摘要:利用透射电镜观察了δ-Al2O3短纤维增强Al-5.5Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。同时,基于该类复合材料的单纤维模型,利用弹塑性有限元分析方法,研究了在不同温度下
2、界面热残余应力的大小和分布情况,并讨论了热残余应力对界面行为的影响。最后,讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。研究表明,不同环境温度下,界面具有不同的微观结构和热残余应力特征,这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。关键词:短纤维复合材料;界面;微观结构;热残余应力;高温中图分类号:TB331;O241.82文献标识码:ASTUDYONTHEMICROSTRUCTURECHARACTERISTICSANDTHERMALRESIDUALSTRESSSTATESOFINTERFACEINSHORTFIBERREINFORCEDCOMPOSITEAT
3、ELEVATEDTEMPERATURE1121GAOQing,KANGGuo-zheng,YANGChuan,ZHANGJuan(1.DepartmentofAppliedMechanicsandEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China;2.DepartmentofMaterialsEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Themicrostructurecharacteristicsofinterfac
4、einW-Al2O3shortfiberreinforcedAl-5.5MgalloycompositeatdifferenttemperatureswereobservedbyTEM.Inthemeantime,basedonthesin-glefibermodeloftheshortfiberreinforcedmetalmatrixcomposite,thethermalresidualstressstatesofinterfacewerecalculatedbyanelasto-plasticfiniteelementmethod.Theeffectsoftheinte
5、rfacialthermalresidualstressonthemechanicalbehaviorofinterfaceatvarioustemperatureswerealsodis-cussed.Atlast,theeffectsofvariedmicrostructurefeaturesandthermalresidualstressstatesofinter-faceonthewholemechanicalbehaviorofthecompositewereanalyzed.Itisshownthatthemi-crostructurefeaturesandther
6、malresidualstressstatesofinterfacechangewiththevariationofambi-enttemperatures,whichthenresultsinthedifferentmechanicalbehaviorofthecomposite.Keywords:shortfibercomposite;interface;microstructure;thermalresidualstress;elevatedtem-perature在短纤维增强复合材料中,载荷主要是通过基杂,它将随不同的复合体系和制备工艺而变化,或体经纤维与基体间的界面传
7、递到纤维上,因此界面为一反应层,或为一扩散过渡层。由于界面微观结的微观结构特征和微观应力状态对该类复合材料的构的复杂性,对界面问题的研究都是在一定的简化[6,7]力学性能有很大的影响。为了确保复合材料优良性模型基础上进行的。康国政等将界面看成是一层能的获得,必须对界面问题进行系统而深入的研极薄的、与纤维和基体具有不同力学性能的界面层,[1～5]究。已有的研究表明:界面的微观结构非常复在这一界面模型的基础上,研究了界面性能以及界收稿日期:2000-11-15;收修改稿日期:2001-04-13
