本文選題：空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料　切入點(diǎn)：均勻復(fù)合材料　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：傳統(tǒng)陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料(MMCs)將顆粒彌散分布于基體中,能一定程度提高材料的強(qiáng)度和耐磨性,但不能最大程度的發(fā)揮不同組分間的協(xié)同作用。將MMCs分隔為在空間均勻分布的增強(qiáng)顆粒富集區(qū)(復(fù)合材料區(qū))和純基體區(qū)(韌性區(qū)),進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)韌化,是提高其性能的新途徑。本文利用擠壓鑄造方法制備了空間結(jié)構(gòu)氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)陶瓷顆粒增強(qiáng)40Cr鋼基復(fù)合材料,并研究了復(fù)合區(qū)體積分?jǐn)?shù)為45%時(shí),圓柱、四棱柱、六棱柱三種連續(xù)空間結(jié)構(gòu)形式對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,同時(shí)利用有限元模擬了結(jié)構(gòu)復(fù)合材料內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),利用擠壓鑄造法成功制備出的空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料內(nèi)部為MMCs區(qū)與純基體區(qū)的三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),兩者之間復(fù)合良好,無(wú)縮松縮孔等缺陷。MMCs區(qū)內(nèi)陶瓷顆粒與金屬基體復(fù)合致密,無(wú)粘結(jié)劑殘留亦無(wú)缺陷產(chǎn)生,所有復(fù)合材料組織致密、均勻,成型度高。經(jīng)計(jì)算機(jī)ANSYS有限元對(duì)不同空間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料進(jìn)行壓縮及三點(diǎn)彎曲受力變形模擬分析,可知六棱柱三維互穿結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(六棱柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料)與四棱柱三維互穿結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(四棱柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料)受到載荷作用時(shí)因具有尖角效應(yīng)易于出現(xiàn)應(yīng)力與應(yīng)變能集中現(xiàn)象;而圓柱三維互穿結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(圓柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料)受載荷作用時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變能均最小且分布最為均勻無(wú)明顯集中現(xiàn)象,因此圓柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料具有更好的強(qiáng)度和失效應(yīng)變�？臻g結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在壓縮與三點(diǎn)彎曲性能試驗(yàn)中均為圓柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料性能最為優(yōu)異,與計(jì)算機(jī)ANSYS有限元模擬結(jié)果相吻合。實(shí)驗(yàn)中圓柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度達(dá)到900MPa,應(yīng)變量為19.1%;抗彎強(qiáng)度達(dá)到706MPa,應(yīng)變量為5.9%。與均勻復(fù)合材料、六棱柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料、四棱柱3D-MMCs/steel復(fù)合材料相比抗壓強(qiáng)度依次提高47%、26.76%、10.84%;抗彎強(qiáng)度依次提高89.78%、18.06%、3.82%�？臻g結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在受力開(kāi)裂過(guò)程中因鋼基結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋擴(kuò)展起到阻礙和轉(zhuǎn)向作用而在性能上比均勻復(fù)合材料具有優(yōu)勢(shì)�？臻g結(jié)構(gòu)中四棱柱與六棱柱結(jié)構(gòu)因具有尖角效應(yīng),所以性能上與圓柱結(jié)構(gòu)有一定差距�？臻g結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有三維井字形互穿網(wǎng)絡(luò),在結(jié)構(gòu)上會(huì)形成鋼基區(qū)與MMCs區(qū)的互鎖效應(yīng),因而具有較好力學(xué)性能。本文將計(jì)算機(jī)ANSYS有限元模擬與實(shí)際力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果相結(jié)合,揭示了空間結(jié)構(gòu)分布方式對(duì)復(fù)合材料力學(xué)行為的影響規(guī)律,為今后優(yōu)化金屬基復(fù)合材料的空間結(jié)構(gòu)形式提供有力依據(jù)。
[Abstract]:The traditional metal matrix composites reinforced with ceramic particles (MMCs) particles dispersed in the matrix, can to some extent improve the strength and wear resistance of the material, but can not play the greatest degree of synergy between different components. The MMCs is divided into enhanced rich regions of particles evenly distributed in the space (composite area) and pure the matrix region (region spatial structure, toughness) toughening, is a new way to improve its performance. By using squeeze casting method for space structure of zirconia toughened alumina was prepared (ZTA) 40Cr steel matrix composites reinforced with ceramic particles, and studied the composite area when the volume fraction is 45%, cylindrical, four prism. Effect of six prism three continuous space structure on the mechanical properties of the composites, while the simulation of stress and strain distribution of the internal structure of composite materials by using finite element method. The study found that prepared by squeeze casting of success 絀洪棿緇撴瀯澶嶅悎鏉愭枡鍐呴儴涓篗MCs鍖轟笌綰熀浣撳尯鐨勪笁緇翠簰絀跨綉緇滅粨鏋，

本文編號(hào)：1618396