TiB_(2)/42CrMo连续梯度材料力学分析与结构设计

在以往超重力场合成梯度材料的基础上优化制备的工艺参数,制备出TiB_(2)-TiC-Fe组分呈连续梯度变化的TiB_(2)/42CrMo复合材料。经XRD、SEM观察其梯度层间陶瓷/合金相界呈连续梯度变化。通过硬度测试,得出硬度自陶瓷部分至金属部分呈梯度递减变化,中间梯度层的弹性模量变化形式更趋近于三角函数。在相关参数提取研究的基础上,建立层状强度解析模型。之后采取ANSYS有限元仿真的方法,模拟分析了在施加外部位移载荷的条件下,层状模型的正应力与切应力分布,得出了梯度材料底部金属所承受的最大拉应力为造成该型材料损伤失效的主要原因,与实际材料的三点弯曲实验现象相对应。最后通过研究材料长厚比对应力分布的影响,得出在一定的尺度范围内,梯度材料的力学性质不会随长厚比的增大而线性无限增大,对下一步工程材料设计具有一定指导意义。