SiCp-Al-20Si復(fù)合材料及其基體合金疲勞性能的研究.pdf

1、采用噴射沉積法制備15%(體積分?jǐn)?shù))4.5μmSiCp/Al-20Si復(fù)合材料及其基體合金，研究該組材料的常溫力學(xué)性能、高周疲勞性能以及疲勞裂紋擴(kuò)展行為，并對(duì)試樣進(jìn)行疲勞斷口形貌分析。結(jié)果表明：
　　SiC顆粒的加入有利于提高材料的力學(xué)性能，起到改善復(fù)合材料的微觀組織，細(xì)化晶粒，抑制Si相的長(zhǎng)大的作用。
　　SiCp/Al-20Si復(fù)合材料及其基體合金的高周疲勞壽命隨應(yīng)力幅值的減小而增加，在相同應(yīng)力幅值下，復(fù)合材料的疲勞壽命

2、遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基體合金。對(duì)基體合金而言，疲勞裂紋從大顆粒Si相的斷裂處以及Si相脫離處形核，并開始擴(kuò)展。對(duì)于復(fù)合材料而言，SiC顆粒尺寸較小，不容易發(fā)生斷裂，在形核過(guò)程中，當(dāng)裂紋遇到SiC顆粒時(shí)，裂紋或者避開增強(qiáng)體，或者受阻于SiC顆粒，只能在基體合金中擴(kuò)展，從而擴(kuò)大了疲勞形核區(qū)的面積，提高了材料的疲勞壽命。Si顆粒的脫離，Si相的斷裂以及SiC顆粒與基體界面的脫粘是復(fù)合材料疲勞斷裂失效的主要機(jī)制。
　　SiCp/Al-20Si復(fù)合材料

3、及其基體合金的門檻值△Kth分別為4.13和3.95MPa·m1/2，相同的△K水平下，復(fù)合材料疲勞裂紋擴(kuò)展抗力始終高于基體合金，直至材料斷裂；當(dāng)疲勞裂紋遇到Si顆粒與SiC顆粒會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的交互作用。在門檻值附近時(shí)，疲勞裂紋繞過(guò)Si顆粒會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)和彎曲是其主要擴(kuò)展機(jī)制，這種偏轉(zhuǎn)會(huì)使裂紋面變得粗糙，誘發(fā)裂紋閉合，提高基體材料的裂紋擴(kuò)展抗力提高。隨△K的增加，裂紋沿Si顆粒與Al基體界面擴(kuò)展的傾向性增大，且Si顆粒會(huì)發(fā)生頻繁斷裂。SiC顆粒