B4C-Al復(fù)合材料的制備及其疲勞與斷裂性能研究.pdf

1、基于輕質(zhì)、高強和耐磨等諸多優(yōu)勢，鋁基碳化硼復(fù)合材料成為集結(jié)構(gòu)/功能一體化的新型材料而廣泛應(yīng)用于交通運輸、航空航天、電子熱控制、核電等諸多領(lǐng)域。目前對于B4C/Al復(fù)合材料板材的研究還是基于實驗室小型試驗階段，對于大尺寸、大批量的工業(yè)化的生產(chǎn)需要進(jìn)一步的研究。
　　本文通過采用粉末冶金法制作毛坯，擠壓、軋制的加工工藝對復(fù)合材料進(jìn)一步加工，最終成功的制備出成形良好、機械性能優(yōu)良、顆粒分布均勻的可實現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)的大尺寸B4C/Al復(fù)

2、合材料板材。對所制備的復(fù)合材料進(jìn)行試驗取樣，研究了該種復(fù)合材料的微觀組織及力學(xué)性能，并對其疲勞性能進(jìn)行了研究。
　　對B4C/Al復(fù)合材料板材進(jìn)行顯微組織結(jié)構(gòu)觀察，結(jié)果表明增強相B4C顆粒均勻的分布在基體鋁合金中，金相組織中沒有明顯的宏觀缺陷。復(fù)合材料的密度差試驗進(jìn)一步驗證了碳化硼顆粒的均勻性分布。通過對B4C/Al復(fù)合材料板材的力學(xué)性能試驗表明，軋制的板材有各向異性，板材沿縱向的力學(xué)性能優(yōu)于板材橫向。對B4C/Al復(fù)合材料拉伸斷

3、口進(jìn)行電鏡掃描，結(jié)合斷面的EDS分析，提出了復(fù)合材料斷裂時斷裂的方式有兩種:顆粒B4C顆粒的斷裂、B4C顆粒的拔出。裂紋通過這兩種途徑進(jìn)一步的擴展，最終導(dǎo)致復(fù)合材料的宏觀斷裂。
　　按照疲勞試驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了疲勞試驗，通過疲勞試驗結(jié)果擬合繪制了B4C/Al復(fù)合材料板材的S-N曲線，并得到在1×107循環(huán)次數(shù)下，鋁基碳化硼復(fù)合材料板材的疲勞強度達(dá)到110MPa。采用SEM對疲勞斷口進(jìn)行觀察，結(jié)果表明B4C/Al復(fù)合材料疲勞斷口同樣可清楚