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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 交流互助 » 镁基复合材料压缩断裂机制分析
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lj521775

木虫 (正式写手)

[求助] 镁基复合材料压缩断裂机制分析

我做短碳纤维增强AZ91D镁基复合材料压缩性能研究时发现两种不同断口位置的失效形式，如附件图片所示，从左至右，试样的测试温度分别为室温和100℃，对应的裂纹萌生及扩展路径却大相径庭，不知是什么原因？
注：该复合材料为挤压态，碳纤维沿平行于试样高度方向定向排列，试样高度为12mm，直径为8mm。


[ Last edited by lj521775 on 2011-4-18 at 08:31 ]
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1楼 2011-04-18 08:29:57
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yin18

银虫 (小有名气)
没看出来有什么不同，貌似都是45度。有断口照片没，给个学习的机会撒
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厚积薄发
2楼2011-04-18 08:57:02
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lvfengimr

至尊木虫 (著名写手)

博士论文 加油！

【答案】应助回帖

第一个在室温下压缩的，与一般镁合金没有什么不同，都是典型的剪切断裂 这么说碳纤维没有起什么作用吗？
第二个在100°下压缩的，差异就在剪切面的角度不同 这个是温度还是碳纤维引起的呢？
你应该再提供两组对比的压缩实验结果 没有碳纤维增强的高温与室温压缩
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tryyourbestwhiledoanything
3楼2011-04-18 09:17:56
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人

【答案】应助回帖

lj521775(金币+5): 2011-04-18 23:03:59
lj521775(金币+5): 2011-04-18 23:07:31
huajunshan(MM-EPI+1): 观点精辟，回答仔细 2011-04-19 00:07:45
对于镁合金室温和100℃的形变行为不会有明显的差异。
第一个图，由于压头的影响，如没有加润滑措施，所以从压缩面沿45°切开；
第二个图，估计与上图在本质上没有区别，沿45°切开行为一致。
不知道碳纤维长度如何？原则上讲，是不是纤维的取向越随机越好呢？
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每天一小步也有新高度
4楼2011-04-18 11:34:12
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imrsfb

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

lj521775(金币+5): 2011-04-18 23:03:50
xucz(MM-EPI+1): 感谢耐心回答 2011-04-19 00:13:36
引用回帖:
Originally posted by lj521775 at 2011-04-18 08:29:57:
我做短碳纤维增强AZ91D镁基复合材料压缩性能研究时发现两种不同断口位置的失效形式，如附件图片所示，从左至右，试样的测试温度分别为室温和100℃，对应的裂纹萌生及扩展路径却大相径庭，不知是什么原因？
注：该 ...

实际上，两者断裂角度相差不大，不过都小于45度。第一个30度，第二个35度。
而之所以有所不同，主要是因为裂纹萌生位置不同。第一个在样品角上起裂，第二个则在试样中间起裂。第二个起裂之后，剪切裂纹扩展至压缩压头处扩展受限（顶住了压头），所以延迟断裂的发生。
剪切断裂角小于45度，可能和织构，碳纤维有关。
不知道你做了多少个样品？重复性如何？

另外，样品的高径比只1.5，一般压缩高径比都在2左右。如果样品高径比都大于2，那么室温和高温下的结果应该差不多。至少从中间起裂不会顶住压头而延迟断裂。
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5楼2011-04-18 13:03:23
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nwpu_ranger

木虫 (正式写手)

铁血川军团

【答案】应助回帖

lj521775(金币+5): 2011-04-18 23:03:13
xucz(MM-EPI+1): 感谢耐心及时应助 2011-04-19 00:14:31
判断材料的断裂机制 还是要从材料的断口宏微观形貌开始  尤其是纤维增强复合材料 断口的纤维分布情况 以及纤维的断裂以及裂纹在纤维的扩展情况 对判断材料的断裂机制有很大的帮助
建议给断口的宏观 微观低倍 高倍照片 能缩小不少范围 确定方向
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没有过人的天赋，唯有超人的勤奋
6楼2011-04-18 21:34:32
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lj521775

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by nwpu_ranger at 2011-04-18 21:34:32:
判断材料的断裂机制 还是要从材料的断口宏微观形貌开始  尤其是纤维增强复合材料 断口的纤维分布情况 以及纤维的断裂以及裂纹在纤维的扩展情况 对判断材料的断裂机制有很大的帮助
建议给断口的宏观 微观低倍 高倍 ...

100℃时还没有发生完全断裂就塑性失稳了，压缩试验就停止了，所以没办法看断口形貌。
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7楼2011-04-18 22:53:09
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lj521775

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by imrsfb at 2011-04-18 13:03:23:
实际上，两者断裂角度相差不大，不过都小于45度。第一个30度，第二个35度。
而之所以有所不同，主要是因为裂纹萌生位置不同。第一个在样品角上起裂，第二个则在试样中间起裂。第二个起裂之后，剪切裂纹扩展至 ...

每组参数进行了两次重复性试验，无论是应力-应变曲线还是裂纹位置均基本一致。
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8楼2011-04-18 22:55:27
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lj521775

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by comma at 2011-04-18 11:34:12:
对于镁合金室温和100℃的形变行为不会有明显的差异。
第一个图，由于压头的影响，如没有加润滑措施，所以从压缩面沿45°切开；
第二个图，估计与上图在本质上没有区别，沿45°切开行为一致。
不知道碳纤维长度 ...

复合材料中的碳纤维平均长度约80μm，沿平行于试样高度方向呈准一维定向排列。室温压缩时，碳纤维基本没有发生偏转。100℃压缩时，复合材料在剪切变形带发生局部塑性变形，剪切带内的碳纤维发生一定角度的偏转。
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9楼2011-04-18 23:02:18
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nwpu_ranger

木虫 (正式写手)

铁血川军团

【答案】应助回帖

★
jic8417(金币+1): 专家辛苦。 2011-04-19 00:21:28
引用回帖:
Originally posted by lj521775 at 2011-04-18 22:53:09:
100℃时还没有发生完全断裂就塑性失稳了，压缩试验就停止了，所以没办法看断口形貌。

把未断裂的部分人工打开 然后将断口放到体式显微镜看看宏观 SEM下看看微观形貌 断口的特征 以及纤维断裂的形式能帮助你解释或者是判定材料的断裂机制
至于在做实验时 材料的失稳等i状态 对观察断口无损害 只要断口不发生磨损
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没有过人的天赋，唯有超人的勤奋
10楼2011-04-18 23:53:15
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