陶瓷顆粒增強金屬基復(fù)合材料因顯著的增強效果廣受重視,但在實現(xiàn)強度、硬度提升的同時,卻極大降低了材料的韌塑性,而結(jié)構(gòu)設(shè)計在解決該類問題上具有突出優(yōu)勢。本課題組前期針對三維互穿MMCs增韌做了大量研究,在此基礎(chǔ)上,本文重點研究具有最優(yōu)三維結(jié)構(gòu)形態(tài)的圓柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料的靜壓、壓-壓疲勞性能及兩類測試下的材料失效斷裂機制,與同樣測試條件下的均勻復(fù)合材料進行性能、斷裂方面的對比,為空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的進步設(shè)計完善提供扎實有效的依據(jù),并充實結(jié)構(gòu)復(fù)合設(shè)計理論。本文選用90-120目ZTA陶瓷顆粒作為增強體,以韌塑形良好的40Cr作為金屬基體,設(shè)計、制備的圓柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料、均勻復(fù)合材料。靜壓測試表明,均勻復(fù)合材料的抗拉極限為1025.67MPa,應(yīng)變率為0.419%。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的抗壓抗壓極限為987.41MPa,抗壓極限時應(yīng)變率為11.3,相比于均質(zhì)復(fù)合材料線彈性階段至抗壓極限后應(yīng)力發(fā)生快速降低,展現(xiàn)出完全脆性材料特征,結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在600MPa左右線彈性階段結(jié)束后應(yīng)力不斷攀升隨后平緩降落,展現(xiàn)出良好彈塑性特征,失效缺口、裂紋分析表明,充分發(fā)揮了韌性鋼基的優(yōu)良... 

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 金屬基體與陶瓷顆粒的選擇
    1.3 氧化鋁陶瓷顆粒增強鋼基復(fù)合材料面臨的問題
        1.3.1 潤濕性差
        1.3.2 界面復(fù)合效果差
    1.4 顆粒增強金屬基復(fù)合材料強化與失效機制
        1.4.1 陶瓷顆粒增強金屬基復(fù)合材料強化機制
        1.4.2 增強顆粒對復(fù)合材料疲勞強度的影響機制
        1.4.3 第二相顆粒對材料疲勞失效的影響
    1.5材料失效測試方法分類
        1.5.1 靜壓測試
        1.5.2 疲勞測試
    1.6 構(gòu)型復(fù)合材料
        1.6.1 構(gòu)型復(fù)合設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀
        1.6.2 構(gòu)型復(fù)合制備工藝
    1.7 構(gòu)型復(fù)合材料研究的不足
    1.8 研究意義與研究內(nèi)容
        1.8.1 研究意義
        1.8.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗材料及制備測試方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 陶瓷顆粒增強體的選用
        2.1.2 金屬基材與粘結(jié)劑的選用
        2.1.3 3D打印材料的選用
    2.2 空間結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)設(shè)計
    2.3 空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備流程
        2.3.1 3D打印制備消失模
        2.3.2 預(yù)制體的制備
        2.3.3 壓鑄復(fù)合工藝
        2.3.4 熱處理工藝
    2.4 靜壓性能測試方法
    2.5 壓-壓疲勞測試方法
        2.5.1 疲勞測試試驗機
        2.5.2 疲勞測試參數(shù)設(shè)置
    2.6 分析檢測手段
第三章 空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料壓縮力學(xué)性能研究
    3.1 靜態(tài)壓縮力學(xué)性能測試試樣形貌
    3.2 壓縮失效分析檢測方法
    3.3 壓縮測試曲線分析
    3.4 均質(zhì)復(fù)合材料靜壓失效組織分析
        3.4.1 均勻復(fù)合材料宏觀斷面
        3.4.2 均勻復(fù)合材料主裂紋分叉處微觀形貌
        3.4.3 均勻復(fù)合材料失效模式
    3.5 圓柱3D-MMCS/STEEL結(jié)構(gòu)復(fù)合材料靜壓失效組織分析
        3.5.1 靜壓失效宏觀形貌
        3.5.2 靜壓失效微觀形貌
        3.5.3 靜壓失效機制分析
第四章 空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料疲勞失效分析
    4.1 壓-壓疲勞性能測試試樣形貌
    4.2 均勻復(fù)合材料疲勞失效分析
        4.2.1 均勻復(fù)合材料初始疲勞裂紋與組織脫落
        4.2.2 均勻復(fù)合材料疲勞失效宏觀形貌
        4.2.3 均勻復(fù)合材料疲勞失效微觀形貌
        4.2.4 均勻復(fù)合材料疲勞失效機制
    4.3 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料疲勞失效分析
        4.3.1 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料初始疲勞裂紋與組織脫落
        4.3.2 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料失效宏觀形貌
        4.3.3 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料疲勞失效微觀形貌
        4.3.4 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料疲勞失效機制
第五章 空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料失效與增韌機制
    5.1 靜壓失效中的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料漸進損傷
    5.2 壓-壓疲勞中的漸進損傷斷裂模式
    5.3 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料靜壓、壓-壓疲勞下失效機制的異同
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 攻讀碩士期間研究成果目錄


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3733849