【摘 要】
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颗粒增强铝基复合材料具有优良的物理性能,在航天、国防和电子领域的重要性在逐步扩大。本文采用低温力学试验设备在室温至-196℃温度范围内对B4C/6061Al复合材料和B4C/7075Al复合材料的拉伸和压缩力学行为进行研究,考察了低温对不同基体铝基复合材料拉伸和压缩性能的影响规律,并使用金相分析和扫描电子显微分析技术,探讨了B4C/6061Al和B4C/7075Al复合材料的低温变形断裂行为及损伤
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颗粒增强铝基复合材料具有优良的物理性能,在航天、国防和电子领域的重要性在逐步扩大。本文采用低温力学试验设备在室温至-196℃温度范围内对B4C/6061Al复合材料和B4C/7075Al复合材料的拉伸和压缩力学行为进行研究,考察了低温对不同基体铝基复合材料拉伸和压缩性能的影响规律,并使用金相分析和扫描电子显微分析技术,探讨了B4C/6061Al和B4C/7075Al复合材料的低温变形断裂行为及损伤特征。室温至液氮温度多点拉伸和压缩实验结果显示,随拉伸温度降低,B4C/6061Al复合材料的断裂应变和屈服强度先是增大而后减小,不同的温度对断裂应变的影响比抗拉强度更大。B4C/6061Al复合材料在不同低温下的拉伸断口在宏观上显示均属脆性断裂,在微观断裂机制上则属脆韧混合型断裂,断口上存在一点数量的等轴型韧窝,韧窝深度较浅,不同韧窝之间有着明显的棱状凸起痕迹,部分韧窝底部有孔洞,有增强体粒子残留,且随着温度的降低韧窝大小产生变化。有局部的脆性断裂形貌,能够看出断裂是从基体与颗粒间界面开始的。随拉伸温度降低,B4C/7075Al复合材料的屈服强度有增大趋势,在温度达到-25℃后开始变化不大。随着温度降低,断裂应变出现先增大再减小的规律,-100℃时达到最大。分析B4C/7075Al复合材料在本拉伸实验不同温度的断口可知,其在宏观上均为脆性断裂,在微观断裂机制上属脆韧混合型断裂,随着温度的降低韧窝尺寸发生变化。有局部的脆性断裂形貌,可以推测到断裂是从基体与颗粒间表面开始的。随压缩温度降低,B4C/6061Al复合材料的抗压强度和断裂应变观察发现有着随温度下降先增后减的现象,-50℃时最大;-125℃时断裂应变和室温相同,在-125℃温度下的断裂应变比室温更低。B4C/6061Al复合材料在不同温度环境,压缩过程中发生的变形程度较高,压缩断口在宏观和上都属于塑性断裂。随压缩温度降低,B4C/7075Al复合材料的抗压强度和断裂应变都出现了随温度下降先减小再增大后减小的现象,室温至-25℃减小,-25℃至-100℃增大,-100℃至-196℃抗压强度减小。-125℃及以下温度时抗压强度比室温更小,在-196℃下的断裂应变比室温更低。B4C/7075Al复合材料在不同低温环境下表现出的塑性变形能力较好,压缩过程中发生的变形程度较高,压缩断口在宏观上属于塑性断裂。压缩断裂时有滑移剪切现象。
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