原位自生TiB2-7050復(fù)合材料高周疲勞行為及機理研究.pdf

1、航空航天領(lǐng)域的飛速發(fā)展對材料的比強度、比剛度與疲勞性能提出了更高的要求，傳統(tǒng)的單一金屬材料已經(jīng)難以滿足上述要求，因此亟需研發(fā)具有高比強度、高比剛度，同時具有優(yōu)良疲勞性能的新型材料。顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有高比強度和高比剛度，在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　傳統(tǒng)采用外加法制備的顆粒增強鋁基復(fù)合材料中由于顆粒尺寸較大、存在尖角，因而疲勞性能的提高幅度有限。采用原位合成法制備的顆粒增強鋁基復(fù)合材料中顆粒尺寸在亞微米級，且形狀圓整

2、，界面結(jié)合良好，疲勞性能有望得到大幅度提高。深入研究原位自生顆粒增強鋁基復(fù)合材料的疲勞裂紋萌生和擴展行為及機理，為進一步提高材料的疲勞性能提供了理論依據(jù)。
　　本論文研究了不同顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原位自生TiB2/7050復(fù)合材料的高周疲勞行為，獲得了復(fù)合材料的S-N曲線，通過觀察疲勞斷口，確定了復(fù)合材料的疲勞裂紋源，并分析了TiB2顆粒提高復(fù)合材料疲勞裂紋萌生抗力的作用機制；研究了原位自生TiB2/7050復(fù)合材料的疲勞裂紋擴展行為，

3、通過疲勞裂紋擴展速率VS應(yīng)力強度因子范圍曲線探討了在中間ΔK階段以及近斷裂ΔK階段TiB2顆粒影響復(fù)合材料疲勞裂紋擴展速率的作用機制。
　　復(fù)合材料高周疲勞行為的研究表明，在T6狀態(tài)下原位自生TiB2/7050復(fù)合材料的疲勞極限遠(yuǎn)高于基體合金，且疲勞極限提高幅度隨TiB2顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高。因此，TiB2顆粒提高了TiB2/7050復(fù)合材料的疲勞裂紋萌生抗力，且提高幅度隨顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高。這歸功于復(fù)合材料模量的提高，

4、TiB2顆粒對晶粒的細(xì)化作用，以及TiB2顆粒對位錯滑移的阻礙作用。
　　復(fù)合材料疲勞裂紋擴展速率的研究表明，在中間ΔK階段，T6狀態(tài)下原位自生TiB2/7050復(fù)合材料的疲勞裂紋擴展速率與基體合金基本相同。這是TiB2顆粒對晶粒的細(xì)化作用導(dǎo)致的疲勞裂紋擴展速率提高，以及顆粒條帶對疲勞裂紋擴展的阻礙共同作用的結(jié)果。在近斷裂ΔK階段，該材料的疲勞裂紋擴展速率高于基體合金。這歸因于TiB2顆粒對晶粒的細(xì)化，以及顆粒大量脫粘使疲勞裂紋以