Al复合材料压缩失效机制-论文.pdf

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1、第20卷第1期上海天报(自然科学版)Vo1．2ONo．12014年2月JOURNALOFSHANGHAIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Fb．2014DOI：10．3969／j．issn．1007—2861．2013．07．042真空吸渗挤压二维正交铺层Cf／A1复合材料压缩失效机制周计明，郑武强，齐乐华，马玉钦(西北工业大学机电学院，西安710072)摘要：采用真空吸渗挤压技术制备了二维正交铺层碳纤维增强铝基(2D—Cf／AI)复合材料，研究了室温下2D．Cf／Al复合材料沿不同方向的压缩性能及其失效行为．研究结果表明：利用真空吸渗挤压技术制备的复合材

2、料的浸渗质量良好，微观组织致密，基体铝合金和纤维分布均匀，无明显缺陷存在；沿垂直于纤维铺层方向的压缩屈服强度约为平行方向的2．5倍，比基体铝合金的压缩强度提高了57％．复合材料的压缩破坏机制与纤维铺层方向密切相关：当压缩载荷垂直于纤维铺层方向时，主要以剪切失效为主；当压缩载荷平行于纤维铺层方向时，主要以界面脱粘和纤维弯折失效为主．关键词：真空吸渗挤压；二维正交铺层Cf／A1复合材料；压缩性能；失效机制中图分类号：TB331文献标志码：A文章编号：1007—2861(2014)01—0075—08InvestigationonCompressiveFailureMechani

3、smof2DCross—plyCf／A1CompositesbyExtrusionDirectlyFollowingVacuumPressureInfiltrationProcessZHOUJi—ming，ZHENGWu-qiang，QILe—hua，MAYu—qinfSchoolofMechanicalEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：2Dcross．．plycarbonfiberreinforcedaluminummatrixcompositesweref

4、abri．-caredbyextrusiondirectlyfollowingvacuumpressureinfiltration．Thecompressiveprop—ertyandfailuremechanismof2D—Cf／A1compositeswereinvestigatedatroomtemperaturebyapplyingloadingsalongdiferentdirectionswithrespecttothefiberlayer．Theresultsshowthatthecompositewithidealinfiltrationqualityand

5、densemicrostructurecouldbefabricatedsuccessfullybyextrusiondirectlyfollowingvacuumpressureinfiltrationthealuminumalloyandfibersareevenlydistributed．andseldomdefectscanbefoundincom—posite．Thecompressionyieldstrengthperpendiculartothefiberlayerisalmost2．5timesasthatparalleltothefiberlayer．Fu

6、rtheranalysisshowsthatthedifierentpropertiesarecausedbydiferentfailuremechanisms．Whentheloadingdirectionisperpendiculartothefiberlayer．compositesfailureismainlycausedbyshearfracture．WhentheloadingdirectioniSparalleltothedirectionoffiber．interfacedebondingandfiberbendingfailurearethemainfai

7、luremechanism．收稿日期：2013—11—27基金项目：国家自然科学基金资助项目(51275417，51221001)；2013年度留学人员科技活动择优资助项目(2013164)通信作者：N％~N(1976-)，男，副教授，博士，研究方向为金属基复合材料成形工艺及仿真技术等．E—mail：zhoujm@nwpu．edu．ca76上．冬天振(自然科学版)第20卷Keywords：extrusiondirectlyfollowingvacuumpressureinfiltrationtechnique；2D