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采用紧凑拉伸试样进行恒载和降K控制的拉--拉疲劳实验, 研究了喷射沉积SiC_p/Al-7Si复合材料及其基体的疲劳裂纹扩展行为. 通过金相显微镜和扫描电镜观察了复合材料及其基体的组织和疲劳裂纹扩展形貌, 研究了SiC颗粒对复合材料疲劳裂纹扩展机制的影响. 结果表明: 复合材料在任何相同的ΔK水平下其抗疲劳裂纹扩展能力优于基体材料, 并表现出较高的疲劳门槛值. 其原因是复合材料中裂纹裂尖遇到增强颗粒时, 裂纹发生偏转, 特别是SiC颗粒自身微裂纹萌生有效降低了裂纹尖端的应力强度因子, 复合材料的裂纹闭合效应也随之增大. 去除裂纹闭合效应的影响, 当有效应力因子ΔK_eff作为裂纹扩展的驱动力时, 复合材料的裂纹扩展速率却高于基体.

关键词: Al-Si合金 , SiC particle , composite , spray deposition , fatigue crack growth , crack closure

THE EFFECT OF SiC PARTICLE AND WHISKER ON THE STRENGTH OF ALUMINUM ALLOY MATRIX COMPOSITES

R. Chen , G.D. ZhanG , R.J Wu and H Sekine(Institute of Composite Materials , Shanghal Jiao Tong University Shanghai 200030 , China)(Department of Aeronautics and Space Engineering , Tohoku University Sendai 980 , Japan)

金属学报(英文版)

The effects of SiC particle and whisker on the strength of aluminum alloy matrix composites have been discussed. The effects of the characteristics of discontinuons reinforcements on the strength of compsites was revealed on the basis of a review of the elastic-plastic finite element method which was applied to predict the stress-strain constituent relationship for particle and whisker reinforeed MMCs. It is snggested that the reinforcement shape or morphology, aspect ratio and distribution in the matrix should be considered in order to get more accumte numerical results. Theoretical strength analysis models predicted the trend of the strength for particle MMCs, but the theoretical results are generally lower compared with the experimental results, especially for the lower strength aluminum alloy. This is becaase strength theories did not consider the change of microstructure of reinforced matrix after particle incorpomtion. We have proposed a combined microstructure strengthening analysis, and the prediction is consistent with the eperimental results.

关键词: SiC particle , null , null , null , null

SiC_p/6061Al复合材料的疲劳行为

于维成 , 袁金才 , 王中光

金属学报

本文测定了用15v.-％SiC颗粒(10和2.5μm)增强的Al基复合材料的疲劳强度,并用SEM和TEM研究了疲劳裂纹形成及扩展与位错结构的相互联系,结果表明:两种尺寸SiC颗粒的复合材料在10~7循环寿命下的疲劳强度都是196MPa,比基体合金提高了25％,低于10~7循环周次寿命时含粗颗粒复合材料疲劳性能优于含细颗粒复合材料。SEM观察到疲劳微裂纹及微孔洞通常在SiC_P与基体界面附近形成,并在疲劳过程中相互连接成疲劳裂纹;TEM观察到界面处特别是SiC_P尖角处存在高密度位错,足够的疲劳循环周次后该处出现位错通道。

关键词: Al基复合材料 , fatigue , SiC particle

FATIGUE BEHAVIOUR OF SiC_p/6061Al COMPOSITE

YU Weicheng YUAN Jincai WANG Zhongguang Laboratory of Fatigue and Fracture for Materials , Institute of Metal Research , Academia Sinica , Shenyang , China.

金属学报(英文版)

The fatigue of SiC_p/6061Al composite containing 15 v.-% SiC particles has been compared with 6061Al alloy.Dislocation structure and microprocess of fatigue crack initiation and propagation in the composite have been investigated by using SEM and TEM.The results in- dicate that the fatigue strength at 10~7 cycles of the composite is 196 MPa,i.e.about 25% higher than matrix alloy.The voids and microcracks initiated at and near the interface be- tween SiC_p and matrix,where has a higher density of dislocations,will propagate and link up to form the fatigue crack.It is an important evidence to note that the dislocation channels where screw dislocation can travel are formed near interface and corner region of SiC_o in the composite subjected to fatigue stress(σ_(max)=274 MPa N=2.4×10~5 cycles),demonstrating the relationship between fatigue crack initiation and dislocation movement in the SiC particles reinforced 6061 Al alloy composite.

关键词: Al-base composite , null , null

SiC颗粒尺寸对镍基复合镀层耐磨性和耐蚀性的影响

吴俊升 , 李晓刚 , 孔明 , 董超芳

中国有色金属学报

在正交实验基础上,对比研究微米SiC(平均粒径1.5 μm)和纳米SiC(平均粒径20 nm)增强复合镍基镀层的摩擦磨损行为和耐腐蚀性能.通过TEM、SEM、EDX和XRD等手段研究颗粒分散状态以及复合镀层的表面和截面形貌、成分及相结构.采用球-盘滑动摩擦磨损试验机研究复合镀层的耐磨性.电化学阻抗谱测量在3.5%的NaCl水溶液中进行.结果表明:微米级颗粒增强复合镀层可以获得更高的表面硬度,两种增强复合镀层具有相似的摩擦磨损行为.电化学阻抗谱分析表明:SiC颗粒的加入可以提高镀层的耐腐蚀性,且纳米颗粒复合镀层具有更好的耐蚀性.

关键词: 复合镀层 , 镍 , SiC颗粒 , 耐磨耐蚀性能

SiC含量对环氧/SiC复合材料冲蚀磨损性能的影响

邢志国 , 周新远 , 吕振林 , 周永欣

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.06.014

为了改善工厂、矿山中大型机件的耐冲蚀磨损性,利用SiC颗粒与环氧树脂制备了能够便捷涂覆和快速固化具有优异耐冲蚀磨损性能的环氧/SiC复合材料,着重考察了SiC含量对环氧/SiC复合材料冲蚀磨损性能的影响.用自制的冲蚀磨损试验机对复合材料进行了冲蚀磨损实验,采用SEM等手段对复合材料的冲蚀磨损形貌进行观察分析.结果表明:在复合材料中提高SiC含量可以提高其耐冲蚀磨损性能,当SiC质量分数为复合材料的66.66％时,SiC颗粒与树脂之间“阴影效应”和“粘接效应”相互配合达到最佳,复合材料的冲蚀磨损性能最好；当SiC含量最佳时,复合材料的耐冲蚀磨损性能要好于相同角度下白口铸铁.

关键词: 复合材料 , 冲蚀磨损 , 环氧树脂 , SiC颗粒

聚氨酯增韧改性环氧树脂粘接SiC颗粒耐磨涂层的耐冲蚀性能

邢志国 , 吕振林 , 崔永

机械工程材料

通过改变增韧剂聚氨酯(PU)的加入量,研究了聚氨酯改性环氧树脂粘接SiC颗粒耐磨涂层的粘接强度和耐冲蚀磨损性能.结果表明:加入适量的PU可有效改善环氧树脂胶体的粘接性能,PU加入量(质量分数)为15%时,改性环氧树脂粘接SiC颗粒耐磨涂层的粘接强度最高;涂层的耐冲蚀性能则随冲蚀角度的不同而变化,在大角度冲蚀时,PU加入量30%～35%的耐冲蚀性能最好,而小角度冲蚀时,PU加入量5%～15%的耐冲蚀性能最好;无论大角度还是小角度其耐冲蚀磨损性能都好于相同试验条件下白口铸铁的耐冲蚀性能.

关键词: 聚氨酯 , 环氧树脂 , SiC颗粒 , 粘接强度 , 冲蚀

搅拌铸造法制备SiC颗粒增强镁-锌-锆合金基复合材料的阻尼性能

潘安霞 , 马立群 , 张平 , 夏明六 , 程江辉 , 丁毅

机械工程材料

采用搅拌铸造法制备了SiC颗粒增强Mg-2.1%Zn-0.7Zr合金基复合材料,采用LMR-1型低频力学弛豫谱测试系统研究了基体合金及复合材料的阻尼性能与振幅和温度的变化关系.结果表明:室温下复合材料的阻尼性能随SiC合金的增加略有下降,在25～250℃时复合材料的内耗值与基体合金的内耗值基本相当;当温度高于300℃时,复合材料的阻尼性能明显优于基体合金的;基体合金及其复合材料的阻尼机制均可用G-L理论解释.

关键词: 镁基复合材料 , SiC颗粒 , 阻尼性能 , 位错

SiC颗粒混杂对M40/ZM6复合材料组织及性能的影响

宋美慧 , 武高辉 , 修子扬 , 陈国钦

稀有金属材料与工程

采用压力浸渗法制备单向M40+SiCp/ZM6复合材料.利用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和热膨胀仪等分析测试手段研究了SiC颗粒混杂对复合材料微观组织、力学性能及热膨胀系数的影响.结果表明,SiC与ZM6发生界面反应,生成羽毛状的NdSi2界面反应物,提高界面润湿性.SiC颗粒混杂可以提高复合材料力学性能,使复合材料纵向热膨胀系数升高,横向热膨胀系数降低.用文中提出的热膨胀系数计算方法,可以准确计算单向碳纤维与SiC颗粒混杂增强复合材料在20～150℃范围内的平均热膨胀系数.

关键词: Cf/Mg复合材料 , SiC颗粒 , 界面 , 热膨胀 , 力学性能