7.性能表征检测与评价09幻灯片.ppt

7. 3 微观组织特征 7.3.1 金相试样的制备 目标： 增强体的尺寸、形状、取向、位置分布 基体的晶粒尺寸，析出相的存在 与晶体学组织相关的信息 切断与磨样 砂轮锯片，手锯，颗粒强化注意脱落 研磨与抛光 接触压力，润滑剂的比例，转速 电解抛光与阳极处理 7.3.2 TEM试样的制备 制作圆形薄片 抛光与减薄 湿式研磨，防止SiC进入试样 最终减薄与穿孔 离子束减薄与电解抛光 双喷电解抛光 制作圆盘薄片 该步骤通常是在抛光与减薄之前，但如需要很薄的试样时，这一步骤最好是在抛光与减薄之后：当表面损伤限制在表面以下200pm以内时，电火花切割对于制作3mm或2.3mm的圆片是一个很好的方法(50～100V)．可以用冲压或者是在试样非常薄时，也可以用剃刀片切割。但是损伤区可能较大，而且这种方法有试祥弯曲的危险性。 抛光与减薄 这一步骤的目标是制作适合于最终穿孔的试样，在大多数场合它需要厚度约为0.5mm的试样。通常采用湿式研磨。对于SiC强化材料来讲，在研磨时必须小心，以防止砂轮中的SiC进入试样。可以研磨至约25pm然后使用无绒毛布抛光以尽量减小表面凹凸而获得较好的结果。 最终减薄与穿孔 有两种基本的穿孔方法：离子束研磨和电解抛光。离子束研磨几乎不引起表面损伤，而且与电解抛光相比还有一优点：虽然速度比大多数金属慢，但能使增强体变薄。对于铝-碳化硅系统，减薄速度可以通过调节混入氧气量来控制，这是因为混入氧气可以降低铝的研磨速率。由此可见，氧化铝纤维或颗粒可能难以研磨。在所有情况下AI2O3纤维或颗粒的研磨过程中部必须用液氮进行冷却以减小离子束造成的损伤。由于在铝基材料中位错容易回复，所以这一点显得尤为重要。然而，由于热膨胀系数差异很大，在制作铝基复合材料试样时，低的和高的温度偏差都容易造成损伤。 7.3 .3 衍射法测量内应力 复合材料中测量内应力的重要性 常用的方法：X射线衍射、中子衍射 7.3.4 光弹性法测量内应力 起偏振片与检偏振片之间的条纹 7.3.5 增强体参数的表征 对制造工艺的敏感性 1） 长径比：直接观察测量 基体被酸溶解——悬浊液——沉淀（玻璃板）——显微镜观察 2）增强体取向 显微镜观察：有表面抛光的椭圆截面进行计算，适用于长的、圆截面的纤维，不适用于短的、不规则晶须 傅立叶变换分析：需大量的抛光截面 晶体结构分析：建立增强体晶体取向与形状的关系 3）增强体分布 分布敏感特性 Q：观察与预测的最近距离之比 R：该距离的方差之比 Q1, R1 簇集 Q1, R1 短程有序集 Q1, R1 在有序点阵强制背景下的簇集 7.3.6 声发射技术测损伤 7.4 无损检测简介 确保结构材料的强度和可靠性的方针之一是去除缺陷材料的筛分分析。对复合材料，这种方法也是可行和有效的。在这方面有了不少的理论和实践。但是实施这种保证实验需耗费较多的人力和时间，另外还有使材料性能下降的可能性。无损检测（nondestructive testing）也属于筛分分析的一种，且不会对材料有不良影响，所以从很早以前就在金属材料中得到了实际应用。无损检测包括发射线检测（raiography）、磁粉探伤法（magnetic particle flaw detection method）、超声波探伤法（ultraspnic testing）、液体渗透法（liquid penetrant trsting）等。采用X线CT、微小焦距X线、超声波显微镜、中子射线图、电子射线图等手段，可以对数10?m尺寸的缺陷进行检测。将可能成为断裂源的缺陷的存在位置、尺寸及分布与使用使材料的应力状态、尺寸形状及强度特性等结合起来进行考虑。建立关于基于竞争风险理论的强度和断裂位置的概率论，并使用由此导出的关于断裂缺陷的存在位置及尺寸的理论分布，是确立材料的无损检测理论的有效的方法。 无损检测简介 强度与断裂位置结合的几率分布函数及3点弯曲试验的解析结果 按照竞争风险理论的强度和断裂位置的概率论，可以同时考虑多种断裂原因(49,50,53)。考察一个有多种断裂原因的物体，基准应力?m（通常为最大应力）的区间为（?m +d?m），由于某种断裂原因Ci（i=1～n），在其存在区域Ai（i=1～n）内的某一区域（?，?+d?）发生断裂的几率可以有下式表示 A为各断裂原因Ci存在的各领域Ai的和。A=A1+A2+……+Ai。 包含式(7.8)和式(7.9)的结合断裂应力和断裂位置的几率密度函数为 断裂源深度的分布 断裂源处缺陷尺寸的分布 无损检测理论 门槛值尺寸的确定 无损检测理论 门槛值区域（筛选区域）的确定 无损检测的步骤 ①确定作为无损检测材料的应力状态 ②由强度试验和断裂韧性试验求出韦伯参数和断裂韧性值 ③计算与材料的使用应力状态相对