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WCCu复合材料抗拉强度及断口研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-08  浏览次数:9 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网报道的消息:c/c复合材料的加压培烧及其对材料性能的影响周声劢刘其成2,胡晓凯夏金童叶振球1(1.湖南大学材料科学与

中华不锈钢网报道的消息:c/c复合材料的加压培烧及其对材料性能的影响"周声劢刘其成2,胡晓凯夏金童叶振球1(1.湖南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410082;2.长沙电力学院化学系,湖南长沙410007)理论分析及为碳化到1OO0C时煤浙青的析焦量与碳化时的起始压力之间的关系曲线。从图中可以看出,压力对提高析焦量的作用相当显著,析焦量随起始压力的提高而显然增大,但起始压力超过25MPa,曲线变得平直,说明压力的增大对析焦量已无太大影响,这主要是因为浙青中的大多数芳香族化合物和脂肪族化合物在2O0C以下的饱和蒸汽压均小于2.5MPa,因此起始压力大于2.5MPa即足以遏止它们的挥发。故选择起始压力为25MPa是合理的,既提高了析焦量,又不致压力过高对设备的密封及材质有苛刻的要求。
 炉中加热除气c腧达到e始趣局lishingHuse.钛基复合材料因其具有高比强度、高比模量和耐高温性能,在航天航空、汽车等工业领域有广泛的应用前景原位生成法制造钛基复合材料是通过加入能生成第二相颗粒的元素,如BCZr稀土金属等,这些微合金化添加剂能在熔炼过程中生成细小、稳定的增强相,来提高复合材料的性能研究表明方向生长,形成晶须状的增强体存在于钛基体中。经热挤压后的TiB增强体沿挤压方向定向排列,其长轴方向即方向,垂直于挤压棒的横截面,因此在横截面上只显示与方向垂直的晶面,(200)晶面恰好与方向垂直,通过对试样横截面衍射峰的标定,确认其为TiB(200)面的衍射峰,可以认定在复合材料中形成了TiB晶须,且经过热挤压后沿挤压方向定向排列在图中未发现TiB的衍射峰,说明没有生成TiB对挤压态复合材料沿挤压方向取试样进行热压缩实验,观察了应变速率为K1CT%-1,变形温度分别为600,650和700°C,变形量为20%时,热压缩试压缩变形时的最大切应力与压缩方向成45°角,所以晶须的转动方向也与压缩方向成45°角。
材料制备、加工工艺表编成讣制备及加i:i:艺余馄合粉来模压成型―烧结―复/玉余混合粉末一模压成型―烧结―复压―轧制余混合粉末―冷等静压烧结一热挤压一冷拔试样采用外热式真空炉烧结,温度为900950时间2~3h.25吨油压机压制(压力500~ 600MPa),50吨油压机复压,自制小型轧机轧制,道次变形量0.3 ~0.5mm/道,以保证不飞边、不开裂。等静压成型在51/cm2等静压机上,用245MPa的压力,压成sS60mm的锭坯。热挤压在300吨用1000MPa的压力,900丈下热挤成015mm的棒材,挤压比为16:1,然后再冷拔至4试样的密度根据GB5586―85,采用排水称重法测量,电导率用FQR-7501涡流导电仪测量,硬度用HHAUSER半自动维式硬度计测量。非标准试验样条的拉伸),这直接影响了复合材料性能的提高。为了克服团聚现象,改善WC颗粒的分布,使试验材料的性能达到设计水平,尝试使用复压、轧制和热挤压方法。为轧制变形40%后WC/Cu复合材料的组织形貌,显然,在复压或轧制时,在孔洞被压合的同时,团聚的WC颗粒间的连结力也被破坏,随着基体的塑性动,WC沿基体拉长方向趋于较为均匀的分布。而冷等静压一烧结态材料虽然也有WC颗粒的团聚,但与Cu基体界面结合状态良好,没有明显的孔洞。同样道理,在900t下的热挤压,由于温度和外力的同时作用,更加有效地改善了WC颗粒的分布,在显微镜下WC颗粒几乎呈均匀分布。

  中华不锈钢网报道的消息:拉伸性能及断口分析表2给出了经不同工艺制备的体积分数为9 %WC/Cu复合材料的拉伸强度。

  不同制备工艺下材料的强度态烧结态复压态轧制态U=60%)热挤冷拔态U=30%)可见,烧结体经复压、轧制后强度均有不同程度的提高,其中热挤压材料经小变形量冷拔后强度提高最多。已有研究表明,影响MMCp强度的主要因素是基体的强度及增强粒子与基体的结合强度,增强颗粒起到约束基体变形的作用。WC/Cu复合材料烧结体内,>与Cu的热膨胀系数差导致了二者结合处的位错堆积,但如果该界面处于脆弱的结合状态,就像那样,WC粒子与Cu基体呈不连续点接触,存在许多空洞,在拉应力作用下,铜基体很容易突破界面而自由变形,使塞积位错无法形成,因此烧结体的强度较低。另一方面,按照格雷菲斯微裂纹理论,材料中有微裂纹存在会引起应力集中,使断裂强度下降,对应一定尺寸的裂纹,有一临界应力值,且二者成反比关系。事实上,WC粒子周围存在的孔隙本身就是裂纹源,且由中塑性断裂面之间的距离较大进行判断,裂纹的长度较大。因此烧结态WC/Cu复合材料中裂纹传播所需的临界张应力低,抗拉强度也低。经过复压或轧制后,由于孔洞填充,烧结体密度增加,颗粒分布趋于均匀,WC粒子与基体的结合状态得以改善,可以有效地阻碍位错移动,透射电镜下可见WC颗粒前的位错网。且裂纹长度明显减小,复合材料的强度大大增加。而经过热挤压的材料,其WC颗粒与基体的结合是最牢固的,因此,热挤压后再经30%变形的试样,强度高于经60%变形的轧制态试样。充分说明颗粒增强复合材料中,增强颗粒与基体间的界面结合强度是确定复合材料强度的关键因素,其作用大于基体的加工硬化。张济山等人在铝合金中所做的工作也得到了相同的结论。

  中华不锈钢网报道的消息:拉伸断口形貌,可分材料断裂破坏的本质。显然,在几种工艺状态的断口SEM照片上均可观察到一种较大尺寸的孔穴,里面总有WC颗粒存在,且这类孔穴的形状和尺寸都和嵌在其内部的WC颗粒有关。烧结态材料中,WC分布不均匀,孔穴大,内部WC呈团聚状,基体颗粒破裂的河流状特点清晰可辨。同时,也可以观察到颗粒和基体的界面剥离,表现出很强的脆性断裂特征,其根本原因在于颗粒间的相互约束而引起的界面上过高的三维约束应力。试样经过复压、轧制后,特别在经热挤压的试样中,随着WC颗粒分布状态的改善,这种孔穴的尺寸明显减小,此外,在这两张照片上,还清楚地观察到了另一种尺寸很小的孔穴。它们产生在粒子之间的金属基体上,尺寸在1fxm左右,是明显的塑性断裂的表征韧窝。从这些韧窝产生的机理看,经反复乳制或热挤压的材料,由于颗粒与基体结合状态的改善,裂纹扩展的方式由烧结态的颗粒与基体界面变为基体内部。

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