【摘 要】
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具有良好力学性的金属基复合材料被广泛应用于航空航天等国防军工领域。为了表征铝基复合材料力学性能,维氏硬度和单轴拉伸测试时会对铝基复合材料试样产生损坏,且无法测量出铝基复合材料中铝基体的力学性能,进而无法精确实现铝基复合材料力学性能预测与调控。本文选取2024Al/Al18B4O33w复合材料作为研究对象,通过对纳米压痕试测试获得基体的行程-载荷曲线。通过纳米压痕测试得到了基体材料的弹性模量E和纳米
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具有良好力学性的金属基复合材料被广泛应用于航空航天等国防军工领域。为了表征铝基复合材料力学性能,维氏硬度和单轴拉伸测试时会对铝基复合材料试样产生损坏,且无法测量出铝基复合材料中铝基体的力学性能,进而无法精确实现铝基复合材料力学性能预测与调控。本文选取2024Al/Al18B4O33w复合材料作为研究对象,通过对纳米压痕试测试获得基体的行程-载荷曲线。通过纳米压痕测试得到了基体材料的弹性模量E和纳米硬度H分别为84.09GPa和0.927GPa。利用量纲法和反演分析法,研究了铝基体应变强化指数、初始特征应力和初始特征应变,确定铝基体屈服强度和幂函数型弹塑性应力-应变关系,获得铝基复合材料中基体屈服强度σ和应变强度指数n分别为226.47MPa和0.224。基于获得的基体力学性能参数,建立单胞模型,开展有限元模拟,探究了不同增强体形状、体积分数和尺寸对铝基复合材料力学性能的影响。采用修正的Eshelsy等效夹杂理论,引入割线模量和切线模量,考虑失效增强体的体积分数,分别对铝基复合材料应力应变曲线进行预测。通过预测曲线与实验拉伸曲线进行比较,最终切线模量法得到屈服强度为212.65MPa比试验所得屈服强度低了12.8%,修正的割线模量法获得的铝基复合材料的屈服强度约为249.23MPa比实验曲线高了约4.8%,弹性模量为131.98GPa。采用Deform有限元软件,分析研究了铝基复合材料合板材多道次变温热轧过程。探究最佳的热轧工艺为:第一道次温度为450℃,下压量为0.5mm;第二道次温度为500℃,下压量为0.3mm;第三道次温度为450℃,下压量为0.4mm。
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