SiCp/Al復(fù)合材料納米壓痕/劃痕下的脆塑性行為研究

編號：CYYJ043501

篇名：SiCp/Al復(fù)合材料納米壓痕/劃痕下的脆塑性行為研究

作者：劉亞梅 王佳力 谷巖 吳爽 李震

關(guān)鍵詞： 納米壓痕/劃痕 SICP/AL復(fù)合材料 有限元仿真 力學(xué)性能 去除機(jī)制

機(jī)構(gòu)： 長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院

摘要： 為探究SiCp/Al復(fù)合材料中兩相材料相互作用引起的力學(xué)性能差異,研究微觀尺度下法向載荷變化對SiCp/Al復(fù)合材料形變和去除的影響。采用納米壓痕實(shí)驗(yàn),基于Oliver-Pharr法測得其硬度和彈性模量,并對其壓痕表面進(jìn)行觀察,結(jié)合有限元仿真分析產(chǎn)生力學(xué)性能差異的原因;同時(shí),根據(jù)納米壓痕實(shí)驗(yàn)所得力學(xué)參數(shù)進(jìn)行變載荷納米劃痕仿真,并配合實(shí)驗(yàn)后劃痕表面觀察結(jié)果分析材料的形變和脆塑性行為。結(jié)果表明:當(dāng)金剛石壓頭作用于SiC顆粒時(shí),顆粒出現(xiàn)破碎和二次壓入現(xiàn)象,所測硬度與彈性模量小于單晶SiC的理論值;當(dāng)金剛石壓頭作用于基體相時(shí),由于SiC顆粒阻礙基體壓入,復(fù)合材料的硬度與彈性模量測量結(jié)果偏大。在納米劃痕過程中,復(fù)合材料的去除形式隨載荷變化體現(xiàn)為劃擦、耕犁和切削階段,其中的基體相通過塑性流動產(chǎn)生塑性脊堆積并伴隨有涂覆現(xiàn)象,SiC顆粒則以脫黏、斷裂破碎和拔出等脆性機(jī)制而去除,且SiC顆粒的二次壓入、斷裂、破碎和拔出是導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能與單晶SiC的力學(xué)性能產(chǎn)生巨大差異的主要原因。隨著劃痕載荷增加,SiC體積分?jǐn)?shù)為45%的SiCp/Al復(fù)合材料的去除機(jī)制更多取決于以塑性去除為主的基體相,而SiC顆粒則主要表現(xiàn)為脆性去除。