氮化物结合复合材料

          耐火材料在动态冲击载荷下的力学性能与准静态载荷下的力学性能有明显的区别。因此,研究氮化物结合复合材料在高速冲击情况下的力学响应,即研究复合材料在高应变率下的动态力学性能,对于材料的变形、高速机械加工、高速冲击、爆炸成型或其它相似的动态条件下的力学行为相当重要。理论计算表明,随着增强物体积比的增加,氮化物结合复合材料力学性能会进一步的增强.因此,高颗粒体积比复合材料在动态载荷下的力学行为是人们所关心的。 本文以无压浸渗工艺制备的高体积分数SiCp/Al复合材料为研究对象,对液态Al合金熔体浸渗SiC颗粒多孔体的浸渗过程、氮化物结合复合材料微观组织和界面特性进行了理论与实验研究;利用西北工业大学结构和强度国家专业实验室研制的分段式Hopkinson压杆系统开展了增强相体积分数为65%的SiCp/Al氮化物结合复合材料高应变率压缩行为和变形机制的研究。

主要结论有:

1.采用无压浸渗工艺制备出了增强相体积分数为60%-70%的SiCp/Al复合材料,结果表明实验采用的Al-Si5-Mg6基体和对SiC颗粒表面的预处理较好的抑制了脆性相Al_4C_3的形成,同时又适中的发生了界面反应增强了界面结合。

2.无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料在高应变率下,冲击压缩的流动应力普遍高于静态压缩下的流动应力,而且,应变率越高冲击压缩的流动应力也越大,表现出了明显的应变率效应。

3.无压浸滲高体积分数SiCp/Al氮化物结合复合材料力学行为具有明显的颗粒尺寸依赖效应,在不同应变率下均发现,含较小碳化硅颗粒(100μm)氮化物结合复合材料屈服应力及流动应力明显高于含较大碳化硅颗粒(150μm)复合材料。

4.在应变较大时(15%),小颗粒(100μm)增强氮化物结合复合材料绝热剪切带的形貌清晰可见,并且绝热剪切带的形成是一个逐渐发展的演化过程。实验表明强度较高的材料,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。西北工业大学硕士学位论文 5.在高应变率压缩载荷下,无压浸渗高体积分数siCp/AI复合材料在增强相颗粒破裂的同时会出现局部化变形,材料的损伤行为与复合材料中的增强相颗粒尺寸密切相关。关键词:siCp/AI复合材料,无压浸渗,高体积分数,H叩kinson压杆,高应变率,压缩变形

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