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陶瓷颗粒增强金属基复合材料因显著的增强效果广受重视,但在实现强度、硬度提升的同时,却极大降低了材料的韧塑性,而结构设计在解决该类问题上具有突出优势。本课题组前期针对三维互穿MMCs增韧做了大量研究,在此基础上,本文重点研究具有最优三维结构形态的圆柱3D-MMCs/steel复合材料的静压、压-压疲劳性能及两类测试下的材料失效断裂机制,与同样测试条件下的均匀复合材料进行性能、断裂方面的对比,为空间结构复合材料的进步设计完善提供扎实有效的依据,并充实结构复合设计理论。本文选用90-120目ZTA陶瓷颗粒作为增强体,以韧塑形良好的40Cr作为金属基体,设计、制备的圆柱3D-MMCs/steel复合材料、均匀复合材料。静压测试表明,均匀复合材料的抗拉极限为1025.67MPa,应变率为0.419%。结构复合材料的抗压抗压极限为987.41MPa,抗压极限时应变率为11.3,相比于均质复合材料线弹性阶段至抗压极限后应力发生快速降低,展现出完全脆性材料特征,结构复合材料在600MPa左右线弹性阶段结束后应力不断攀升随后平缓降落,展现出良好弹塑性特征,失效缺口、裂纹分析表明,充分发挥了韧性钢基的优良韧塑变形能力,空间结构的设计有效限制了裂纹的发展。3D-MMCs/steel复合材料与均质复合材料均在500MPa振幅、20HZ频率下的压-压疲劳测试条件下进行材料的疲劳失效检测实验。结果表明空间结构复合材料疲劳周次高于均质复合材料8~0倍。与均质复合材料沿切向断裂不同,空间结构复合材料在复合连续面垂直载荷方向断裂,断裂面没有典型疲劳裂纹扩展痕迹。因此空间结构的设计对于提升材料塑韧性、抗疲劳能力具有非常显著的效果,而韧性钢基区块优良变形能力给予材料良好缺口低敏性能,该结构化下的失效机制对于空间结构复合材料的进步优化提供了扎实的理论依据。