颗粒形状对SiC_p/LD2复合材料塑性的影响

采用经钝化处理的SiC颗粒作为增强体制备的SiCp／LD2复合材料、与普通SiCp／LD2相比，材料明显提高了塑性有限元与拉伸断口的扫描电镜（SEM）分析表明．材料经T6处理后。断裂机制以颗粒断裂为主，塑性得以提高的原因主要是颗粒尖角钝化后、降低了尖角处热残余应变集中。并降低了颗粒尖角部在外加应变较低时断裂的可能性.而材料未经T6处理时，断裂机制以基体失效为主．塑性提高主要源于尖角处热残余应变集中的降低。

改善颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的途径与机制

评述了影响颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的各种因素 ,在此基础上深入研究了颗粒形状对SiCp/LD2复合材料塑性和断裂韧性的影响规律。采用有限单元法分析不同形状的SiC颗粒增强的LD2复合材料的微区力学环境和整体力学行为 ,结果表明颗粒的尖锐化导致基体内应变集中和颗粒尖端断裂的可能性加剧 ,因而降低材料的塑性 ;而在外加载荷的作用下 ,由于复合材料基体整体均处于较高的加工硬化状态 ,因此颗粒形状对材料断裂韧性的影响并不明显。钝化处理过的颗粒和普通颗粒增强的SiCp/LD2复合材料的力学性能对比和断口分析验证了有限元分析的结果。对复合材料的宏观结构进行设计是提高复合材料韧性的一条有效途径。对以高体积分数连续SiCp/LD2复合材料棒作为增强体的LD2宏观结构韧化复合材料的研究表明 ,与同类普通复合材料相比 ,以大比率热挤出的结构设计复合材料断裂韧性可提高 32 % ,已接近基体合金的断裂韧性水平 ;而且材料的断裂功大大提高 ,断裂过程呈现阶段性 ,完全改变了传统复合材料的断裂模式 ,避免了普通颗粒增强金属基复合材料突发灾难性失效的缺点。

SiC_p/LD2复合材料的微区力学性能

用ＵＭＨＴ３ 型超显微硬度仪测试ＳｉＣｐ／ＬＤ２ 复合材料界面附近基体中的硬度值， 结果表明，由于热膨胀系数差异， 复合材料中的热残余应力超过基体的屈服极限， 导致界面附近基体内存在热残余应变， 并使基体应变硬化， 因而超显微硬度值的变化可以反映热残余应变的分布状况。界面附近基体的超显微硬度随颗粒尺寸、距界面的距离和颗粒的尖锐程度而变化， 与有关复合材料中热残余应变分布的计算结果吻合。

颗粒形状及基体热处理对SiC_p/LD2断裂韧性的影响

对普通ＳｉＣ颗粒和钝化处理过的ＳｉＣ颗粒增强ＬＤ２铝复合材料的研究表明，颗粒经钝化处理后，几乎去除了很尖锐的部分，使颗粒呈近等轴状，但颗粒的形状对两种热处理态的复合材料（热挤出态和Ｔ６态）的断裂韧性ＫＱ均无影响，而热挤出态的复合材料ＫＱ低于Ｔ６态。断口和断裂路径的扫描电镜分析表明，Ｔ６处理提高了材料的屈服强度从而提高了材料的裂纹生成能，而同一热处理态的复合材料中，由于增强体之间间距过小等原因，基体受增强体胁迫，不能充分变形，降低了材料的裂纹扩展能，是复合材料低韧性的主要原因。

如何韧化颗粒增强金属基复合材料

对颗粒增强金属基复合材料的韧性进行了综述。指出这类材料与对应基体合金相比韧性较低，其原因主要是：基体中流变应力的改变、颗粒的断裂、颗粒的不均匀分布和材料拉伸塑性的降低。可采用复合后二次加工或结构韧化的方法改善这类材料的韧性。

SiC_p/LD2复合材料低塑性的因素研究

与基体合金相比，体积分数１５％的ＳｉＣｐ／ＬＤ２复合材料的塑性很低。拉伸断口的分析表明，这主要由基体流变的改变、颗粒的断裂、原位残余应变、颗粒形状的不规则、富铁杂质相和颗粒在局部区域的聚集等原因造成。

δ-Al_2O_3/Al-12Si-Cu复合材料断裂过程原位观察

采用挤压铸造成功制得界面结合良好的“Saffil”（TM）δ－Al2O3短纤维增强Al－12Si－Cu复合材料。用扫描电镜对材料的室温拉伸断口和原位动态拉伸过程的观察及分析结果表明：纤维断裂和界面脱粘共同导致材料失效。主裂纹在材料中萌生后，在裂纹尖端区形成明锐的应力集中，造成裂纹前沿与拉伸方向呈小角度（0°＜θ＜45°）排列的纤维正断，而呈大角度（45°＜θ＜90°）排列的纤维则基本沿界面脱开形成微裂纹，成为主裂纹发展的路径。基体中无剪切屈服现象出现。

一种测量复合材料中短纤维平均长度的新方法

提出了一种利用扫描电镜（ＳＥＭ）测量复合材料中短纤维平均长度的新方法。采用这种方法对制备短纤维增强金属基复合材料（ＳＦＲＭＭＣｓ）的预制件中的纤维进行了测量，结果表明其纤维长度呈正态分布。

δ－Al_2O_3纤维／Al－12Si复合材料室温拉伸强度分析

对δ－Ａｌ２Ｏ３纤维／Ａｌ－１２Ｓｉ复合材料室温拉伸强度的分析表明，在实验条件下该复合材料存在δ－Ａｌ２Ｏ３纤维的最小体积分数Ｖｍｉｎ和临界体积分数Ｖｃｒｉｔ，并求出其基体强度σ＇ｍ和室温强度σｃ－δ－Ａｌ２Ｏ３纤维体积分数Ｖｆ直线方程及纤维的临界长度ｌｃ和复合材料的剪切应力τｉ．确定复合材料的ＲＯＭ预测曲线。

高强度高韧性铝合金基复合材料的制备和断裂机制

为解决金属基复合材料低韧性的缺点，采用宏观结构设计方法制备了断裂韧性达到相应铝合金水平的 ＳｉＣｐ－ＬＤ２／ＬＤ２复合材料、与同体积分数的普通 ＳｉＣｐ／ＬＤ２复合材料比较，其强化效果得以保持，并提高了材料的断裂功，断裂过程表现出阶段性，避免了普通复合材料灾难性失效突然发生的缺点．高体积分数的 ＳｉＣｐ－ＬＤ２复合材料棒之间未增强基体的塑性变形以及其对裂纹的阻断。

Al_2O_（3f）／Al－5．5Zn复合材料界面的TEM研究

利用ＴＥＭ研究Ａｌ_２Ｏ_３短纤维增强Ａｌ－５．５Ｚｎ基复合材料的纤维／基体界面结构及形态，结果表明，该材料中存在三种形态的界面：纯净界面、含扩散过渡层界面、含少量第二相界面，过渡层厚度为２５～２５０ｎｍ，第二相为初生Ｓｉ。界面形态复杂的原因在于预制件中纤维取向及分布不均导致凝固过程中熔液各部分按不同条件凝固。

Al_2O_3短纤维/Al-5.5Zn复合材料裂纹形核及扩展的TEM动态拉伸观察

利用透射电镜（ＴＥＭ）动态拉伸技术研究了外力作用下Ａｌ２Ｏ３短纤维增强Ａｌ－５．５Ｚｎ基复合材料的细观力学行为。结果表明，该材料中裂纹形核及扩展主要是在基体中或纤维／基体界面处进行。导致这一结果的原因在于纤维、基体之间强度差异太大。实验中还发现，卸载时，微裂纹有闭合现象。

Fabrication and fracture toughness of macro-toughening-designed composite

A macro-structure-toughened SiC particle reinforced LD2 aluminum alloy matrix (SiCp-LD2/LD2) composite was designed and fabricated based on considering the main factors which result in low room temperature fracture toughness of conventional metal matrix composites. Its room temperature fracture toughness was tested using three-point bending samples with sing1e edge notches. Compared with conventional SiCp/LD2 composites fabricated by stirring casting in case of same particle size and similar reinforcement volume fraction, this composite has a higher room temperature fracture toughness KQ. It shows strong resistance to crack propagating. The crack in it can propagate stably for a long time on the maximum load, therefore abrupt fracture occurring in most conventional composites can be avoided. Bending fractography (SEM) shows that the fracture mechanism of this material is different from SiCp/LD2 composite and the deformation of the unreinforced LD2 matrix and the SiCp-LD2/LD2 interface debonding are the main toughening mechanisms of this composite.