原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料在不同应力状态下的韧性断裂行为

采用力学试验、微观表征和数值模拟研究原位TiB2颗粒增强 7075 铝基复合材料在不同应力状态下的断裂行为.设计 4组拉伸试样、1组剪切试样和1 组压缩试样,并对这6 组试样进行力学实验.通过原位应变测试和有限元模拟研究6组试样在变形过程中的应变分布.对6组试样的断口形貌进行表征,分析其在不同应力状态下的损伤演化机制.研究发现:该材料的主要断裂机制为界面脱粘和颗粒断裂,表现为高应力三轴度下的拉伸断裂和低应力三轴度下的剪切断裂.在拉伸断裂条件下,形核空洞的体积在最大主应力的作用下增大;在剪切断裂条件下,空洞的形状在最大剪应力作用下变化明显,而体积变化不明显.基于实验揭示的断裂机理,提出一种考虑最...

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Published in中国有色金属学报（英文版） Vol. 33; no. 8; pp. 2272 - 2286
Main Authors 王涵, 章海明, 崔振山, 陈哲, 陈东
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 上海交通大学 材料科学与工程学院,上海 200240 2023
Subjects
particle fracture
interface debonding
韧性断裂准则
界面脱粘
颗粒断裂
ductile fracture criterion
aluminum matrix composite
铝基复合材料
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Summary:采用力学试验、微观表征和数值模拟研究原位TiB2颗粒增强 7075 铝基复合材料在不同应力状态下的断裂行为.设计 4组拉伸试样、1组剪切试样和1 组压缩试样,并对这6 组试样进行力学实验.通过原位应变测试和有限元模拟研究6组试样在变形过程中的应变分布.对6组试样的断口形貌进行表征,分析其在不同应力状态下的损伤演化机制.研究发现:该材料的主要断裂机制为界面脱粘和颗粒断裂,表现为高应力三轴度下的拉伸断裂和低应力三轴度下的剪切断裂.在拉伸断裂条件下,形核空洞的体积在最大主应力的作用下增大;在剪切断裂条件下,空洞的形状在最大剪应力作用下变化明显,而体积变化不明显.基于实验揭示的断裂机理,提出一种考虑最大主应力和最大剪应力的韧性断裂准则,该准则可以预测该复合材料在不同应力状态下的断裂曲面.与改进的Mohr-Coulomb、Lou-Yoon-Huh、Hu和Mu模型的对比分析表明,新模型能更准确地预测铝基复合材料的韧性断裂行为.
ISSN:1003-6326
DOI:10.1016/S1003-6326(23)66258-2