硼酸鎂晶須增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料中殘余應(yīng)力的拉曼光譜表征.pdf

1、鎂合金以其低密度、良好的機(jī)械性能和鑄造性能等優(yōu)點(diǎn)而廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)、交通、航空等領(lǐng)域。但鎂合金抗蝕性和高溫性能差，在一定程度上限制了它的應(yīng)用，鎂基復(fù)合材料在很大程度上解決了這些問(wèn)題。應(yīng)用于高溫環(huán)境下的鎂基復(fù)合材料，由于增強(qiáng)體與基體之間熱膨脹系數(shù)的錯(cuò)配而產(chǎn)生熱殘余應(yīng)力，引起材料內(nèi)部局部應(yīng)力集中，產(chǎn)生局部裂縫或界面脫結(jié)合等缺陷，嚴(yán)重影響復(fù)合材料的宏觀性能。因此，研究復(fù)合材料中局部殘余內(nèi)應(yīng)力的分布規(guī)律，有利于了解復(fù)合材料的變形及斷裂機(jī)制，為復(fù)

2、合材料的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。傳統(tǒng)的宏觀實(shí)驗(yàn)力學(xué)測(cè)量方法，難以直接測(cè)量微尺度區(qū)域的殘余應(yīng)力。目前，對(duì)微區(qū)殘余應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量應(yīng)用較多的是X 射線(xiàn)衍射法和中子衍射法，但這兩種方法測(cè)量的往往是材料內(nèi)所測(cè)量區(qū)的平均應(yīng)力。拉曼光譜法在微尺度測(cè)量方面具有無(wú)損、無(wú)接觸、空間分辨率高、定點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。分子中原子振動(dòng)的拉曼峰會(huì)因外加應(yīng)力或應(yīng)變而改變，當(dāng)材料受壓應(yīng)力作用時(shí)，譜帶向高頻方向移動(dòng)。當(dāng)固體受張應(yīng)力作用時(shí)，譜帶向低頻方向移動(dòng)。因此，可根據(jù)材料中的拉曼光

3、譜來(lái)研究材料的應(yīng)力狀況以及周?chē)沫h(huán)境變化。
　　 本文對(duì)Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復(fù)合材料中硼酸鎂晶須和界面的殘余應(yīng)力進(jìn)行了拉曼光譜表征，研究了復(fù)合材料的殘余內(nèi)應(yīng)力，掌握了界面微區(qū)殘余應(yīng)力的分布規(guī)律，從微觀力學(xué)的角度了解復(fù)合材料的變形及斷裂機(jī)制，分析了熱殘余應(yīng)力對(duì)鎂基復(fù)合材料性能的影響，為鎂基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和制備提供指導(dǎo)。
　　 Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復(fù)合材料中硼酸鎂晶須的全掃描拉曼光譜分析表明，硼酸鎂的

4、拉曼峰主要分布在200 cm-1～1500cm-1波數(shù)范圍內(nèi)。復(fù)合材料中同一晶須同一位置重復(fù)3 次的拉曼光譜進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)3 次得到的拉曼光譜大致相同，拉曼光譜的可重復(fù)性好。對(duì)同一晶須中3個(gè)不同位置的殘余應(yīng)力進(jìn)行了拉曼光譜表征，3個(gè)位置所得到的拉曼光譜區(qū)別不大，晶須的化學(xué)成分分布均勻。
　　 用拉曼光譜研究了不同溫度下拉伸斷裂后Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復(fù)合材料中斷口附近晶須中的殘余應(yīng)力。硼酸鎂晶須的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)拉曼峰從室

5、溫拉伸試樣的843.64cm-1 轉(zhuǎn)變成160 ℃拉伸試樣的844.69cm-1，250℃拉伸試樣達(dá)到846.949cm-1，與室溫拉伸相比，160℃和250℃的拉曼峰向高波數(shù)移動(dòng)，且250 ℃拉伸斷裂后晶須中的殘余應(yīng)力比160 ℃的大。
　　 Mg2B2O5w/AZ91D鎂基復(fù)合材料的界面殘余應(yīng)力進(jìn)行了拉曼光譜分析得出，相對(duì)于室溫時(shí)的846.949cm-1，160℃拉伸斷裂后界面的拉曼峰頻率為844.69 cm-1 復(fù)合材料的