材料科學基礎之復合效應與界面-文庫吧資料
2025-01-06 00:03本頁面
【正文】 mφm (916)? 在制造復合材料 時 ， 難 免出 現(xiàn) 一些不理想情況，為 了更準確 計 算 纖維 方向的 彈 性模量，混合定 則可改寫 為 ：? Ec=k(Efφf+Emφm) (917)? k取 值 ~ 間 。? 圖 93為圓形粒子大小配合圖，下圖中綠色的為基體分料粒子，紅色為增強粒子。? 根據(jù)經(jīng)驗規(guī)律，燒結后的粒徑約為原始粒徑的 2~6倍。? 用粒子增強碳素或陶瓷等需要 燒結成型 的材料時，不同相之間的幾何形態(tài)、尺寸效應和增強粒子的最優(yōu)分布與匹配設計對復合材料性能影響很大。? 當基體與粒子 界面有黏結 時，復合材料的強度 σ cu為 :? σ cu=(σ a+)φp+σ aS(1+φp) (915)? 式中 σ a為 界面黏 結 強 度在外力方向所允 許 的最大應 力； τm為 界面剪切 強 度 (近似等于基體剪切 強 度τmu)； S為 材料破壞 時 基體內(nèi)平均 應 力與 σ a的比值 ，稱 為應 力集中因數(shù) 。但由于基體變形時會與粒子間產(chǎn)生相互作用，粒子將限制基體變形而使材料得以強化。? 界面未結合或結合差時 ，其強度 σ cu為：? σ cu=+Kσ mu(1φp) (914)? 式中 P為 粒子通 過 界面受基體的正 壓 力； α為 基體與粒子 間 的 磨擦因數(shù)磨擦因數(shù) ； σ mu為 基體抗拉 強 度； K為 由于界面無 結 合造成的基體強 度降低因數(shù)，其 值為 ~,? K=a+bdp1/2, a,b為 常數(shù)。? 設粒子理論破壞應力為 Dp/30，當粒子破壞時位錯得以運動，此時應力應為材料屈服強度 σ y，則有：? σ i=Gp/30=σ y2Dp/Gmb (911) 由此可得：? σ y=?GmGpb/30Dp (912)? 將式９ 5代入得：? σ y=??3GmGpbVp1/2/30?2dp(1φ p) (913)? 由此可知， 粒子直徑 dp越小，體積分數(shù) φ p越高，對 結晶型基體 復合材料的增強效果越好。? 對于晶體結構的基體材料，當粒子大到位錯運動不能繞過時，將發(fā)生位錯受阻塞積，限制基體變形，同時在界面處產(chǎn)生應力集中，領先位錯受力 σ i為 :? σ i=nσ (99)? 式中 σ 為平均應力； n為塞積位錯數(shù)。具有良好的熱穩(wěn)定性，具有較好的塑性和加工性能，可以通過鍛造、冷拉、軋制等工藝制備成管、棒、片、帶、板等不同的形狀和規(guī)格 .2. 技術指標：密度 g/cm3： ，抗拉強度 MPa： 560，屈服強度 MPa： 470，延伸率 %： 7，硬度 HV120，電導率 IACS%： 85，軟化溫度 ℃ 900? 粒子增強復合材料的性能與增強體和基體的比例有關，某些性能只取決于各組成物質(zhì)的相對數(shù)量和性能。? *彌散銅 (鋁銅 CuAl2O3）制品： : 彌散硬化 CuAl2O3復合材料是用12~25納米極細小 Al2O3微粒強化銅的基體，使該材料具有高強度、高硬度、高導電性及高軟化溫度。? 如果顆粒直徑為 dp，體積分數(shù)為 φp， 顆 粒呈彌散分布，根據(jù)體 視 金相學，有：? Dp=(2dp2/3φp)1/2(1φp) (95)? 代入式 94可得 彌散 顆 粒金屬基復合材料屈服 強 度：? τy=Gmb/[(2dp/3φp)1/2(1φp)] (96)? 可 見 顆 粒越小，體 積 分數(shù)越高， 強 化效果越好 。? 基體的理 論 斷裂 強 度 約為 Gm/30，理 論 屈服 強 度 約為 Gm/100，分 別對應 位 錯 運 動所需剪切 應 力的上下限。? 為了保證彌散增強效果， 增強體應該堅硬、穩(wěn)定且不與基體產(chǎn)生化學反應，同時顆粒尺寸、形狀和體積分數(shù)及結合情況都應合理 。? 按增強體種類和形態(tài)可將復合材料分為彌散增強型 、 粒子增強型和纖維增強型三類。基體和增強體通過界面結合，但結合力應適當，過小容易開裂，過大則使韌性下降。 基體主要用于固定和黏附增強體 ，并通過界面 將所受載荷傳遞給增強體 ，而自身只承受少量載荷；基體還 隔離各單一增強體 ，當有增強體損傷或斷裂時，裂紋不至于在增強體
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