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材料科學(xué)基礎(chǔ)之復(fù)合效應(yīng)與界面-文庫吧資料

2025-01-06 00:03本頁面
  

【正文】 mφm (916)? 在制造復(fù)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(jié)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(jié)成型 的材料時,不同相之間的幾何形態(tài)、尺寸效應(yīng)和增強粒子的最優(yōu)分布與匹配設(shè)計對復(fù)合材料性能影響很大。? 當(dāng)基體與粒子 界面有黏結(jié) 時,復(fù)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(jié) 強 度在外力方向所允 許 的最大應(yīng) 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(yīng) 力與 σ a的比值 ,稱 為應(yīng) 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(jié)合或結(jié)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(jié) 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(shè)粒子理論破壞應(yīng)力為 Dp/30,當(dāng)粒子破壞時位錯得以運動,此時應(yīng)力應(yīng)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(jié)晶型基體 復(fù)合材料的增強效果越好。? 對于晶體結(jié)構(gòu)的基體材料,當(dāng)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(yīng)力集中,領(lǐng)先位錯受力 σ i為 :? σ i=nσ (99)? 式中 σ 為平均應(yīng)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(shù)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(dǎo)率 IACS%: 85,軟化溫度 ℃ 900? 粒子增強復(fù)合材料的性能與增強體和基體的比例有關(guān),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(fù)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(dǎo)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(xué),有:? Dp=(2dp2/3φp)1/2(1φp) (95)? 代入式 94可得 彌散 顆 粒金屬基復(fù)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(yīng) 位 錯 運 動所需剪切 應(yīng) 力的上下限。? 為了保證彌散增強效果, 增強體應(yīng)該堅硬、穩(wěn)定且不與基體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),同時顆粒尺寸、形狀和體積分數(shù)及結(jié)合情況都應(yīng)合理 。? 按增強體種類和形態(tài)可將復(fù)合材料分為彌散增強型 、 粒子增強型和纖維增強型三類?;w和增強體通過界面結(jié)合,但結(jié)合力應(yīng)適當(dāng),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(dāng)有增強體損傷或斷裂時,裂紋不至于在增強體
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