三维连通网状SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料室温单轴压缩断裂行为

在室温下,利用WDW-E100D万能试验机和SEM研究了三维连通网状结构SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料的准静态单轴压缩变形和断裂行为. 结果表明,复合材料的轴向压缩断裂强度达到了1270MPa,在压缩条件下复合材料的断裂发生在弹性变形阶段,断裂前观察不到塑性变形;试样发生纵向劈裂和剪切断裂;三维连通网状结构SiC陶瓷是主要的承载单元,断口形貌为层片状、台阶式的解理断裂;非晶合金发生粘性流动,在变形过程中形成纹脉状断口形貌,出现典型的热软化效应.     

钨丝/锆基非晶合金复合材料的动态力学特性

研究不同体积分数的W丝／Zr基非晶合金复合材料的应力—应变响应和动态断裂特征以及断口形貌．利用Hopkinson压杆冲击加载装置和扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)，对圆柱形复合材料试样进行了相关研究．研究结果表明：Zr基非晶合金复合材料具有很高的动态压缩强度，随着W丝体积分数的增加，材料的动态压缩强度也增加，当W丝体积分数达到60％时，复合材料动态压缩强度达到2650MPa；断裂表面呈现剪切与W丝劈裂、屈曲混合破坏模式；Zr基非晶体在动态压缩条件下出现了显著的热软化和熔化特征．     

高速冲击载荷下SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料断裂行为研究

利用自制高速冲击加载试验装置(应变率ε104s-1)研究SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料的室温断裂行为.利用配有能谱(EDX)的扫描电子显微镜(SEM)对冲击前后的SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料作微观形貌分析,对比研究了其高速冲击载荷下(ε104s-1)与ε为102～103 s-1时断裂行为的差异.结果表明:高速冲击载荷下,三维连通网状SiC骨架/Zr基非晶复合材料中非晶相典型断口形貌为类蜂窝状花样,伴有微孔洞和微裂纹产生,各种花样尺寸均比ε为102～103 s-1时小,白亮边低矮,断口形貌随非晶相尺寸变化发生改变,SiC相以解理断裂为主,部分区域出现SiC碎化.     

制备工艺对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料准静态压缩性能的影响

利用WDW-E100D型万能试验机和S-4800场发射扫描电镜,研究了不同工艺制备的多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩性能和断口形貌特征. 结果表明:制备工艺决定多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩强度,当工艺参数非晶合金浇注温度为860℃,浇注后保温6min时最佳.多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩断裂为脆性断裂.断口形貌特征主要包括多孔SiC陶瓷产生解理台阶,Zr基非晶合金产生尖脊状、细脉状等不同形态的脉状花样.     

高应变率下SiCp/Al的断口形貌和变形机制

利用Hopkinson压杆对采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al复合材料进行高应变率冲击压缩实验,研究了应变率对复合材料微观断口形貌的影响,分析了其在高应变率下的变形机制.结果表明：强度较高的复合材料有较强的产生变形局部化的倾向;同时,SiC颗粒尺寸对局部化的形成有明显影响,增强相颗粒尺寸较小（100μm）的复合材料更容易产生变形局部化,在高应变率压缩载荷下,无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料在增强相颗粒破裂的同时会出现基体的局部化变形,复合材料的损伤行为与材料中的增强相颗粒尺寸密切相关.     

非晶合金材料的变形与断裂

系统地研究了不同非晶合金材料的拉伸、压缩变形与断裂特征,总结了不同非晶合金材料拉伸与压缩断裂的不对称性,在此基础上提出了一个新的参数α=τ0/σ0和统一拉伸断裂准则,将最大正应力准则、屈特加准则、莫尔-库仑准则和范米塞斯准则有机地统一起来．观察到具有剪切变形行为的非晶合金,其压缩塑性随样品的高径比减小而逐渐增加;提出了剪切带旋转机制来解释具有高塑性非晶合金材料压缩变形过程中剪切带的偏转,总结了钨丝和原位析出枝晶对非晶合金复合材料韧化效果的不同作用,讨论非晶合金材料压缩剪切断裂、劈裂和破碎的竞争关系,采用动态断裂理论解释了某些脆性非晶合金解理断裂表面上的规则纳米尺度断裂台阶的形成;提出了α=τ0/σ0是控制非晶合金发生剪切变形与断裂、劈裂以及破碎失效与否的本征参数．     

晶须辅助增强复合材料动态压缩性能研究

为获得一种新型氧化锌纳米晶须辅助增强环氧树脂基复合材料的准静态和动态压缩力学性能,采用万能实验机和分离式Hopkinson压杆装置为加载手段,对该复合材料层合板厚度和平面内两方向的准静态和动态压缩性能进行实验研究;借助扫描电镜对该复合材料断口损伤形貌进行表征. 实验结果表明:在动态加载下,该复合材料具有明显的非线性本构关系和应变率强化效应. 材料在厚度方向的破坏以剪切破坏为主,在平面内方向的破坏以分层破坏为主,其厚度和平面内两方向的压缩破坏具有完全不同的破坏机制.     

变形条件对1235铝合金热变形微观组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟实验机研究变形条件对1235铝合金高温变形组织的影响.采用OM、TEM分析合金在不同压缩条件下的组织形貌特征,采用TCI图像分析系统测量热变形微观组织的平均晶粒尺寸.结果表明,在同一应变速率下,随变形温度的升高,其动态软化行为不同,573 K时主要是动态回复;大于623 K时,主要是动态再结晶,在673 K时的动态再结晶晶粒尺寸最小.在低应变速率下,合金的组织均匀、晶粒尺寸小,发生完全动态再结晶;在高应变速率下,合金的组织则呈拉长状,组织不均匀、晶粒尺寸相对较大,发生了局部动态再结晶.随变形量的不断增加,合金的组织由等轴状变为纤维状,大应变量时合金再次进入加工硬化状态.     

聚碳酸酯压缩力学性能实验研究

聚碳酸酯(PC)是一类玻璃态非晶聚合物材料,由于其出色的耐热和抗冲击性能,被广泛地应用于国防军事和工业领域。为获得聚碳酸酯的压缩力学性能,采用MTS810材料实验机和分离式Hopkinson压杆实验装置,对聚碳酸酯进行了准静态压缩试验和动态压缩试验,获得了聚碳酸酯在10-4s-1~103s-1应变率范围内应力应变曲线,分析应变率对聚碳酸酯屈服应力的影响规律。结果表明:聚碳酸酯在压缩时,随着应变率的增大屈服应力逐渐增大,在不同应变率范围内,屈服应力与对数应变率关系可以用二次函数和线性关系描述;与静态压缩相比,动态压缩软化效应减弱,而被随后而至的强化效应所取代,表明高应变率下应变软化和应变硬化存在竞争趋势。     

铸态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金热拉伸力学性能及断裂行为

运用Gleeble-1500D热模拟试验机对铸态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金进行高温拉伸实验,利用光学显微镜(OM)观察断口附近的微观组织,用扫描电子显微镜(SEM)观察断口形貌。结果表明,变形温度在340℃~420℃,应变速率为0.01 s-1时,随着温度升高,峰值应力、峰值应变、断裂应变、断面收缩率、延伸率均下降;变形温度为360℃,应变速率为0.1 s-1~1 s-1时,随着应变速率的增大,峰值应力、峰值应变均增大,断裂应变减小,断面收缩率和延伸率有下降的趋势。该合金高温拉伸过程中的软化机制主要为动态回复。高温拉伸的断口形貌为韧性断裂。断口表面的粗大脆硬相对材料的性能有严重影响。     

高速冲击载荷下块体Zr基非晶合金断裂行为研究

利用自制高速冲击加载实验装置(ε104 s-1)研究了块体Zr基非晶合金的室温断裂行为;利用扫描电子显微镜对冲击后块体Zr基非晶合金进行微观形貌分析,对比研究了其在高速冲击载荷下ε约为102～103 s-1时断裂行为的差异.研究结果表明:高速冲击载荷下,块体Zr基非晶合金断面表现为类蜂窝状花样、胞腔状花样、脉状花样、熔覆和液滴等形貌;与ε约为102～103 s-1时相比,块体Zr基非晶合金在高速冲击载荷下的断口形貌更为粗糙,脉纹花样方向杂乱,主剪切带黏度降低程度更大,熔覆和液滴形貌尺寸更大,类蜂窝状花样底部具有微孔洞、非晶碎粒和裂纹.     

SiC 粒子增强铝基复合材料的断裂行为

通过拉伸和两种缺口断裂韧性试验（４ＰＢ和３ＰＢ）及断口和卸载试样金相观察分析,对ＳｉＣ粒子增强铝基复合材料的断裂行为进行了研究．结果表明：ＳｉＣ粒子与基体界面发生脱粘开裂形成微裂纹并扩展进入基体是其主要断裂过程．在ＳｉＣ粒子加入量相同,并进行Ｔ６处理的条件下,大尺寸ＳｉＣ粒子的复合材料具有较高的断裂强度和断裂韧性．     

Mechanical, deformation and fracture behaviors of bulk metallic glass composites reinforced by spherical B2 particles

Ti_(45)Cu_(40)Ni_7Zr_5Sn_(2.5)Si_(0.5) alloys were prepared under various cooling rate conditions during solidification.The alloys exhibited different volume fractions of B2 particles with 0～40 vol%in an amorphous matrix.Monolithic bulk metallic glass of 1 mm diameter showed no macroscopic plasticity and exhibited the typical vein patterns in a maximum shear stress plane on the fracture surface.However,a bulk metallic glass composite containing the B2 particles revealed obvious plasticity(～5.6%)with a remarkable work-hardening behavior that resulted from a stress-induced martensitic transformation of the B2 particles.Moreover,the composite displayed the complicated fracture morphologies containing of three types of fracture features.Through detailed investigations on the microstructural evolution,mechanical,deformation and fracture characteristics,the influence of B2 particle on overall behavior of the TiCu-based bulk metallic glass composites was elucidated.     

超显微硬度法研究SiC_P/6066铝基复合材料微区硬度变化

对喷射共沉积后经挤压的SiCP/ 6 0 6 6铝基复合材料 ,通过采用超显微硬度法测量了其微区的硬度变化 ,观察其显微组织 .结果表明 :在SiC颗粒分布密集处 ,基体超显微硬度值HV为 143.2 ,而在SiC颗粒分布稀疏处 ,硬度值HV为 10 7.2 ,二者之间有明显差距 .这是由于分布密集的增强体SiCP 周围局部基体应力场应力集中更剧烈而使超显微硬度值提高 .此外还测量了由于热收缩应力引起SiCP 周围应力场的变化而导致的微区硬度的变化 .在SiC颗粒附近基体硬度值较高 ,HV达 10 5 .8,而离SiC粒子距离大于其颗粒半径的基体中 ,硬度较低 ,HV约为 81.7.SiCP 造成基体中应力场的叠加可使基体中出现张应力区 .此外 ,通过测量复合材料超显微硬度值的变化 ,分析了残余应力对喷射共沉积复合材料微区一些力学性能的影响     

SiC_f/Al模型复合材料界面微区残余应力

实验测定界面附近残余应力的分布有利于深入研究金属基复合材料变形和断裂行为的微观机制 ,对制备综合性能良好的复合材料具有指导作用 .采用束斑直径为 30 μm的微小 X射线束 ,测定了单根 Si C连续纤维及连续 Si C纤维束增强纯 Al模型复合材料中 Si C纤维附近基体中的周向和径向残余应力分布 ,并将测量结果与有限元模拟结果进行了比较 .     

Strain rate response of a Zr-based composite fabricated by Bridgman solidification

Zr_58.5Ti_14.3Nb_5.2Cu_6.1Ni_4.9Be_11.0 bulk metallic glass matrix composites, containing β-Zr dendrites, were fabricated by Bridgman solidification at the withdrawal velocity of 1.0 mm/s through a temperature gradient of ～45 K/mm. Subjected to the increasing compressive strain rates, the monotonic increasing and decreasing were obtained for the maximum strength and the fracture strain, respectively. The results show that high strain rate may induce the insufficient time for the interaction between shear bands and the crystalline phase, and early fracture occurs as a result. The fractographs are consistent with the mechanical properties, and the failure mode of the present Zr-based composites is in agreement with the frame of the ellipse criterion.     

SiCf／Al模型复合材料界面微区残余应力

实验测定界面附近残余应力的分布有利于深入研究金属基复合材料变形和断裂行为的微观机制,对制备综合性能良好的复合材料具有指导作用。采用束斑直径为30μm的微小X射线束,测定了单根SiC连续纤维及连续SiC纤维束增强纯Al模型复合材料中SiC纤维附近基体中的周向和径向残余应力分布,并将测量结果与有限元模拟结果进行了比较。