SPS制备氮化硅/锌铝基复合材料的组织和性能研究

通过放电等离子烧结工艺制备了氮化硅/锌铝基复合材料,重点探讨了氮化硅添加量对氮化硅/锌铝基复合材料致密度、硬度和摩擦性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)及电子探针X射线显微分析仪(EPMA)对样品的微观组织进行了分析,并使用显微硬度仪、旋转摩擦试验仪对其性能进行了研究。结果表明:氮化硅在样品中分散均匀,且氮化硅的加入能够明显提高样品的致密度和硬度。当在锌铝合金中加入质量分数为20%氮化硅时,氮化硅/锌铝基复合材料致密度达到95.53%,同时与高锌铝合金烧结试样相比,其硬度提高了58.5%,达到162.56HV。氮化硅/锌铝基复合材料的耐磨性随着氮化硅的添加呈现先增加后下降的趋势,添加量为20%时摩擦系数达到最佳为0.2103,磨损量为0.00337 mm^(3)。

钢球颗粒增强锌铝基复合材料界面微观应力场分析

有限元计算细观力学在复合材料应力传递机制的研究中得到了广泛应用。研究不同情况下复合材料内的应力场分布规律，对认识材料的损伤机制，指导复合材料设计，具有重要的理论与实际意义。本文主要通过有限元对锌铝基复合材料界面微观应力场进行研究，建立单向拉伸（或压缩）情况下的分析模型，计算界面处在拉应力与压应力两种情况下的基体和填充体的应力分布，分析复合材料破坏的根本原因。拉伸应力作用下复合材料经常于界面处产生脱粘，脱粘位置一般发生在极区。压缩时裂纹的产生与扩展机理同拉伸不一样，它不是主拉伸应力的作用，其裂纹的产生与扩展，可能是基体在塑性流变过程中大量的位错在增强相处受阻塞积的结果。