铸造SiCP,601 Al复合材料的冲击拉伸性能.doc

铸造SiC P /6061 Al复合材料的冲击拉伸性能 尚嘉蘭 尚嘉兰 (中國科學院力學研究所, 北京 100080) (中国科学院力学研究所,北京100080) 摘　要　在兩種環境溫度和三種沖擊加載速率下，對攪拌鑄造法制備的碳化硅顆粒增強(wt 8%) 6061 Al基復合材料的沖擊拉伸性能進行了試驗研究。 摘要在两种环境温度和三种冲击加载速率下，对搅拌铸造法制备的碳化硅颗粒增强(wt 8%) 6061 Al基复合材料的冲击拉伸性能进行了试验研究。 實驗結果表明，該材料的斷裂應變隨加載率和環境溫度的升高而下降，模量隨加載率和環境溫度的升高而上升。实验结果表明，该材料的断裂应变随加载率和环境温度的升高而下降，模量随加载率和环境温度的升高而上升。 材料的應力-應變曲線呈現脆性。材料的应力-应变曲线呈现脆性。 關鍵詞　顆粒增強鋁基復合材料、 沖擊拉伸試驗、 加載率和環境溫度、 應力-應變曲線 关键词颗粒增强铝基复合材料、冲击拉伸试验、加载率和环境温度、应力-应变曲线 中圖分類號　 TB 331 中图分类号 TB 331 　　金屬基復合材料 (MMC) 以其高比強度、高比剛度、及較好的導電性、導熱性和耐磨性等受到材料界的矚目。金属基复合材料(MMC)以其高比强度、高比刚度、及较好的导电性、导热性和耐磨性等受到材料界的瞩目。 非連續增強，尤其是顆粒增強的MMC P又以其可進行二次壓力加工和其它機加工而逐漸受到青睞。非连续增强，尤其是颗粒增强的MMC P又以其可进行二次压力加工和其它机加工而逐渐受到青睐。 但隨著增強粒子含量的增加，其可加工性能大為下降，這又大大困擾著材料制造者。但随着增强粒子含量的增加，其可加工性能大为下降，这又大大困扰着材料制造者。 要解決MMC P的商業化批量生產，必須進行MMC P鑄件的擠壓加工，使其成為可進一步加工的型材。要解决MMC P的商业化批量生产，必须进行MMC P铸件的挤压加工，使其成为可进一步加工的型材。 　　擠壓法是MMC P研制和生產中不可缺少的加工方法。挤压法是MMC P研制和生产中不可缺少的加工方法。 對鑄件進行擠壓加工時材料處于復雜的三向應力狀態。对铸件进行挤压加工时材料处于复杂的三向应力状态。 由于坯件與筒壁的摩擦和坯件內外的溫度差，可能使坯件表層或中心附近的工作壓力高于材料的抗拉強度而發生開裂。由于坯件与筒壁的摩擦和坯件内外的温度差，可能使坯件表层或中心附近的工作压力高于材料的抗拉强度而发生开裂。 可見鑄坯的拉伸性能對擠壓加工的成敗具有不可忽視的影響。可见铸坯的拉伸性能对挤压加工的成败具有不可忽视的影响。 因此，研究這類材料的動態拉伸性能具有相當的現實意義。因此，研究这类材料的动态拉伸性能具有相当的现实意义。 　　對于MMC P的動態拉伸性能的研究工作報導至今所見不多。对于MMC P的动态拉伸性能的研究工作报导至今所见不多。 為了探討MMC P的加工性能，英國Reading大學的Brad Dodd研究組和法國ENSAM的Jean-Luc LATAILLADE領導的Impact組等，曾對粉末冶金制備并經熱軋的SiC P /2124 Al和SiC P /8090 Al兩種材料進行了沖擊拉伸試驗﹝1,2﹞ 。为了探讨MMC P的加工性能，英国Reading大学的Brad Dodd研究组和法国ENSAM的Jean-Luc LATAILLADE领导的Impact组等，曾对粉末冶金制备并经热轧的SiC P /2124 Al和SiC P / 8090 Al两种材料进行了冲击拉伸试验﹝1,2﹞ 。 材料中粒子含量20wt%（17.8vol%)， 粒徑為3、 13和37μm三種。材料中粒子含量20wt%（17.8vol%)，粒径为3、 13和37μm三种。 其應力σ、 應變ε和溫度T之間滿足Johnson-Cook本構方程。其应力σ、应变ε和温度T之间满足Johnson-Cook本构方程。 σ(ε)為冪級數關系。 σ(ε)为幂级数关系。 在250℃附近存在一個臨界點T * 。在250℃附近存在一个临界点T * 。 當TT *時， 材料的彈性極限σ e和強度極限σ b隨溫度上升而迅速下降﹔ 當TT *時， σ e和σ b隨T的上升而上升。当TT *时，材料的弹性极限σ e和强度极限σ b随温度上升而迅速下降﹔当TT *时， σ e和σ b随T的上升而上升。 　　國內曾有饒世國等﹝3﹞對SiC P /LY12板材進行四組沖擊拉伸試驗，国内曾有饶世国等﹝3﹞对SiC P /LY12板材进行四组冲击拉伸试验， =10 2 ～10 3 s -1 ﹔上海交大王松等﹝4﹞對碳纖維、SiC P和二者混雜增強的Zl 104復合材料（真空負壓浸漬法制備）進行了靜態和二種高應變率的沖擊拉伸試驗。 =1