顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料穩(wěn)定化處理過程的熱應(yīng)力分析.pdf

1、該文建模用材料為擠壓鑄造方法制備的Al<,2>O<,3P>/2024Al復(fù)合材料和SiC<,P>/2024Al復(fù)合材料.利用溫度自動(dòng)測試系統(tǒng)對(duì)復(fù)合材料試樣在固溶淬火以及各種不同冷熱循環(huán)過程中的溫度隨時(shí)間變化情況進(jìn)行了測試;通過掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等手段對(duì)復(fù)合材料的顯微組織進(jìn)行觀察;利用萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)和熱效應(yīng)自動(dòng)分析儀測試了SiC<,P>/2024Al復(fù)合材料在不同穩(wěn)定化工藝處理后的微屈服強(qiáng)度和變溫條件下的尺

2、寸穩(wěn)定性;利用Marc有限元軟件建立了熱應(yīng)力分析的平面幾何模型,并且對(duì)復(fù)合材料熱處理過程的熱應(yīng)力進(jìn)行了分析,討論了體積分?jǐn)?shù)、顆粒形狀以及穩(wěn)定化處理工藝對(duì)熱應(yīng)力的影響.熱殘余應(yīng)力是材料尺寸穩(wěn)定性的重要影響因素,該文利用有限元法對(duì)復(fù)合材料穩(wěn)定化處理過程的熱應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬.模擬結(jié)果顯示,熱處理過程中,由顆粒和基體之間的熱錯(cuò)配所造成的微觀應(yīng)力超過基體合金的屈服強(qiáng)度,致使基體發(fā)生塑性變形.顆粒體積分?jǐn)?shù)低的Al<,2>O<,3P>/2024Al

3、復(fù)合材料的熱殘余應(yīng)力場分布比較均勻,隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加,Al<,2>O<,3P>/2024Al復(fù)合材料的局部熱殘余應(yīng)力場有相互疊加的現(xiàn)象.近球形顆粒和基體的界面附近的熱殘余應(yīng)力場分布相對(duì)比較均勻;尖角形顆粒和基體的界面附近的熱殘余應(yīng)力分布很不均勻,顆粒的尖角處有非常明顯的殘余應(yīng)力和應(yīng)變集中現(xiàn)象.冷熱循環(huán)可以降低復(fù)合材料中的殘余應(yīng)力,使顆粒尖角處應(yīng)力集中的現(xiàn)象得到明顯改善;冷熱循環(huán)的下限溫度越低,降低熱殘余應(yīng)力效果越顯著,并且,第一次

4、循環(huán)對(duì)降低殘余應(yīng)力起主導(dǎo)作用.不同的穩(wěn)定化處理工藝對(duì)SiC<,P>/2024Al復(fù)合材料微屈服強(qiáng)度和熱循環(huán)條件下的尺寸穩(wěn)定性的影響不同.在冷熱循環(huán)工藝處理過程中,上下限溫差越大,殘余應(yīng)力釋放的越充分,SiC<,P>/2024Al復(fù)合材料在無負(fù)載熱循環(huán)條件下的尺寸穩(wěn)定性越好,與數(shù)值模擬結(jié)果相吻合.改善SiC<,P>/2024Al復(fù)合材料在無負(fù)載熱循環(huán)條件下尺寸穩(wěn)定性的最佳工藝為160℃~-196℃冷熱循環(huán)工藝.在負(fù)載條件下,隨著冷熱循環(huán)溫