层状金属复合材料断裂和增韧机理的研究进展

层状金属复合材料在航天航空,汽车和核能领域发挥越来越重要的作用。对比于单一金属或合金,层状金属复合材料呈现出超高的强度、断裂韧性、延伸率和成型能力。综合介绍承载变形过程中层状金属复合材料各种力学性能,断裂行为和增韧机制。通过调控层状结构参数,复合材料可获得较高的性能指标,在宏观尺度下,界面结合状态和层厚尺度可有效地影响层状金属复合材料的断裂韧性和断后延伸率,这两种性能一般不符合混合法则,而层状金属复合材料的弹性行为、屈服强度和抗拉强度基本符合混合法则。在微观尺度下,层状金属复合材料的断裂行为和增韧机制会呈现明显的尺度效应。

两级结构层状Ti-TiB_w/Ti复合材料扩散焊及其拉伸行为

通过真空热压烧结和扩散焊接方法,成功制备了一种新型的包含有Ti层和TiB_w/Ti复合材料层的层状钛基复合材料。这种材料包含两级结构,宏观上的层状结构和细观上增强体分布的网状结构。由于Ti基体和TiB增强体组成的两种形式的双连通结构,层状Ti-TiB_w/Ti复合材料呈现出了较高的强度和塑性。利用HT方程预测,增强体呈网状分布的TiB_w/Ti复合材料的弹性模量高于均匀分布的复合材料,这符合了Hashin-Shtrikman(H-S)有效模量的上限,而层状Ti-TiB_w/Ti复合材料的弹性行为可通过层合板理论的串并联法则预测得出,试验结果与这两种结构体系的预测结果很接近,然而抗拉强度和断后伸长率则不符合混合法则。

控温大应变孔型轧制纤维细晶钢增韧机理的研究进展

孔型轧制纤维细晶钢是日本国立物质材料研究所于2003年研制成功的高强高韧钢铁材料,在受到强大冲击载荷时,断裂路径通过多重脱层断裂方式,能做到“打断骨头连着筋”的增韧效果。系统介绍了控温大应变孔型轧制纤维细晶钢的制备流程,纤维状细小晶粒组织和纤维织构的形成机理,以及冲击过程中的裂纹扩展路径。阐明了孔型轧制过程中温度和压下量对纤维细晶钢组织和力学性能的影响规律,总结了其在冲击和拉伸过程的增韧方式,以及韧脆转变过程中所表现出的逆温度效应,这种多尺度组织和似“筷子折断”式断裂方式为金属材料的强韧化提供了理论基础和实验支撑。