【摘 要】
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发动机短舱是飞机动力装置的核心部件之一,然而受制于起步晚、专利封锁等问题,我国在短舱制造领域仍属空白。铝基复合材料作为新一代的结构功能材料,其具有轻质、高强、耐疲劳等特征,是适用于短舱制造的新型结构材料。材料的各向异性会在曲面成形过程中引起起皱等缺陷,同时其在服役期间受到循环载荷,裂纹扩展是其疲劳失效的关键因素。因此研究材料力学各向异性的表现,同时探究裂纹扩展模式在各向异性中的表现具有一定的意义。
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发动机短舱是飞机动力装置的核心部件之一,然而受制于起步晚、专利封锁等问题,我国在短舱制造领域仍属空白。铝基复合材料作为新一代的结构功能材料,其具有轻质、高强、耐疲劳等特征,是适用于短舱制造的新型结构材料。材料的各向异性会在曲面成形过程中引起起皱等缺陷,同时其在服役期间受到循环载荷,裂纹扩展是其疲劳失效的关键因素。因此研究材料力学各向异性的表现,同时探究裂纹扩展模式在各向异性中的表现具有一定的意义。本文采用单向拉伸测试和缺口拉伸测试、结合金相观察、SEM观察、TEM观察及中子衍射和EBSD技术分析,研究了不同热处理状态下的4.2wt.%TiB2/2024Al薄板屈服强度的各向异性及其影响因素;分析了T4态板材裂纹扩展行为及其机理,得出了以下研究成果:轧制态4.2wt.%TiB2/2024Al板材屈服强度存在平面各向异性。经过T4态处理后各向异性消失,而在引入预拉伸之后其各向异性再次出现,且预拉伸量越大,各向异性越明显。TiB2颗粒为再结晶提供了驱动力,引发了自然时效期间的静态再结晶造成织构随机化,是造成T4态样品屈服强度良好的各向同性的原因。预拉伸过程会导致晶粒在不同加载方向下滑移系开动的难易程度不同,是T3态板材屈服强度各向异性再次出现的原因。创新性地将滑移因子分析法、三维裂纹偏折模型和裂纹周边EBSD技术结合,定量分析了晶界对于裂纹扩展的阻碍作用,发现扭折角在阻碍裂纹扩展中起到更重要的作用。
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