Ti-Al层状复合板Ⅱ型层间断裂关键参量研究

采用端边切口三点弯曲试验(3ENF)方法,分析了试样宽度、试样长度、预制裂纹长度和弯曲模式对载荷-位移变化的影响规律;优化了3ENF合理的试样尺寸,具体参数为长70 mm,宽5 mm,预裂纹长度25 mm,钛层在弯曲外侧;获得了合理试样尺寸下Ti-Al层状复合板3ENF的力-位移曲线;基于优化的试样尺寸获得了Ti-Al层状复合板界面切向应力最大值τmax和界面开裂特征位移δt两个关键参数的合理值,分别为124.1 MPa和10.9 mm。研究结果为后续采用有限元方法研究Ti-Al层状复合板冷塑性成形过程中界面分层损伤失效行为提供了重要数据支撑。

Ti/Al3Ti层状复合材料层间断裂性能研究

金属间化合物基层状复合材料Ti/Al_3Ti是采用Ti-6Al-4V箔和Al箔按照一定顺序叠加后,在真空环境下热压烧结成由韧性金属Ti和金属间化合物Al_3Ti组成的叠层结构。利用ENF(End-Notch-Flexure)和MMF(Mixed-Mode-Flexure)测试方法,对Ti/Al_3Ti层状复合材料的Ⅱ型及Ⅰ+Ⅱ型层间断裂能、层间断裂行为以及能量释放率等方面进行了研究。结果表明,Ti/Al_3Ti层间断裂时,裂纹在复合材料界面处发生起裂,而在传播过程中发生偏转,最终导致Al_3Ti层开裂。由此可见,在实验过程中裂纹的表现形式是在Ti/Al_3Ti界面及Al_3Ti层中共同扩展;Ⅰ+Ⅱ型层间起裂能量释放率G_(Ⅰ+Ⅱ)为46 J/m^2,Ⅱ型层间起裂能量释放率G_Ⅱ为1453 J/m^2,表明Ⅱ型层间断裂比Ⅰ+Ⅱ型层间断裂更困难。