论文部分内容阅读
颗粒增强铝基复合材料是一类重要的工程结构材料,主要应用于航空航天、汽车、运动器械等领域。本文采用往复挤压法制备出的Al2O3p/Al基复合材料的Al2O3颗粒最大体积百分含量为20％。根据复合材料的微观组织和性能测试的结果,对复合材料的成形性、强化机理和阻尼机制进行了探讨,以期为该材料的设计与应用提供技术参考。本文按照混粉、冷压粉、热压粉、倒挤压和往复挤压等工序制备出的Al2O3p/Al基复合材料,其致密度都达到98%以上。随着Al2O3颗粒体积百分含量的增加,Al2O3颗粒得到碎化并更加均匀的分散在Al基体中。由于复合材料边缘区域塑性变形比中心区域大,使得边缘区域的抗拉强度、屈服强度大于中心区域。随着Al2O3颗粒体积百分含量的增加,RE-2-(5,10,20)vol%Al2O3-Al复合材料的抗拉强度、屈服强度和布氏硬度逐渐增加,延伸率逐渐降低。同时RE-2-20vol%Al2O3-Al复合材料是所有制备出的复合材料中抗拉强度、屈服强度、布氏硬度最高的,分别132.5MPa、82.1MPa和47.4；而延伸率最小,为14.7%。随着挤压道次的增加,RE-(1,2,4)-10vol%Al2O3-Al复合材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率、布氏硬度、屈强比逐渐降低,其中RE-1-10vol%Al2O3-Al复合材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率、布氏硬度、屈强比值最大,分别为114.8 MPa、80.7 MPa、26.1%、36.9和0.7。在外加应力和热错配应力作用下,RE-2-(5,10,20)vol%Al2O3-Al复合材料阻尼-温度曲线高低温段各出现较宽的内耗峰。随着温度和频率的增加,内耗峰高度都降低并且向高温方向偏移,同时内耗峰具有驰豫特性。其中RE-2-10vol%Al2O3-Al复合材料真实内耗峰(高温段)激活能-3.35eV。RE-2-(5,10,20)vol%Al2O3-Al复合材料阻尼-应变振幅曲线在较小的应变振幅(5×10-7-1.5×10-6)下就出现内耗峰,表现出高阻尼特性。其中RE-2-20vol%Al2O3-Al复合材料内耗峰最大值达-0.1。在室温、低应变振幅(3×10-8)和1Hz<f<5Hz条件下,RE-2-(5,10,20)vol%Al2O3-Al复合材料的阻尼对频率的变化比较敏感；在5Hz≤f＜10Hz条件下,复合材料阻尼受频率的变化影响很小。Al2O3p/Al基复合材料的阻尼机制为：在低温和小应变振幅下,位错阻尼、本征阻尼和Al2O3p/Al界面微滑移引起的界面阻尼起主要作用；在大应变振幅和较高温度下,热错配导致的界面阻尼、晶界阻尼和位错脱钉阻尼起主要作用。