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donatello

金虫 (著名写手)

悟空

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专业: 金属材料的力学行为

【答案】应助回帖

zhyq8767(金币+3, MM-EPI+1): 感谢您的详细解答 2012-02-29 21:51:23

引用回帖:

3楼: Originally posted by donatello at 2012-02-27 18:50:50:
金属学的表征可以用SEM，TEM，SRD等等；
力学性能的表征可以做：室温单轴拉伸，疲劳断裂实验（da/dN，KIC，S-N curve），冲击实验，如果要做防弹装甲，还可以做霍普金森压杆实验，还可以做压痕实验（indentation ...

呵呵，不好意思，楼主，是我疏忽了。我是做力学的，那我就从力学性能的角度谈一下。

目前，陶瓷颗粒增强铝基复合材料的性能研究主要关注在以下一些方面：

1.颗粒分布均匀性对力学性能的影响。
颗粒分布的均匀与否直接取决于团聚现象的剧烈程度。团聚现象剧烈的地方，往往有较大的应力集中和应力场、应变场畸形，使得团聚的地方的力学性能明显减弱。如果团聚发生在材料的主要受力部位，则会直接影响整块复合材料的使用。国内的很多研究人员都只集中于“如何解决团聚”，而国外的部分学者（如亚利桑那州立大学的N. Chawla教授等）则着眼于如何系统科学的表征团聚现象。先进的表征仪器，高超的计算机编程和图像分析技术都为这些研究提供巨大的帮助。

2.颗粒的几何形状对力学性能的影响。
由于目前的陶瓷颗粒增强铝基复合材料主要采用外加颗粒方法（如粉末冶金等），由于热力学原理上的局限性，只有部分材料采用原位自生的方法。对于外加颗粒，在打碎大颗粒，以及混粉过程中产生的碰撞等，都使得颗粒有很多尖角。这些尖角会造成严重的盈利集中，往往容易成为裂纹的发源地，或者加速裂纹的扩展。因为，如果使颗粒跟圆滑是目前颗粒几何形状主要需要解决的问题。

3.界面结合性能对力学性能的影响。
其实，我个人认为，对于所有的复合材料来说，界面都是最重要的方面。只是由于目前表征手段的局限和研究深度的不足，对于界面的性质，目前国内外都没有太好的，很准确的定位。多数都是从化学反应的角度入手，针对力学性能的具体表征和实验，以及模型的开发，甚至数值模拟等都存在巨大的空白和诸多悬而未决的问题。所以，未来复合材料的研究中，界面的表征和研究必然是大难点，更必然是大热点。

4.其他因素对力学性能的影响。
除了以上几点，包括颗粒的尺寸、颗粒的取向等都是主要的影响因素，也是研究的重点。出去颗粒本身以外，诸如材料的热处理工艺、加工制造的工艺、不同力学实验条件、不同力学指标等都是主要的研究目标。

5数值模拟
除去以上实验和表征的部分外，数值模拟也是目前研究的重点。目前，分子动力学和以有限元为代表的各种数值模拟技术是主流。其中，有限元方法由于时间久，算法成熟，模型丰富，商业软件辈出，在非连续增强金属基复合材料领域目前占据绝对的主导地位。但是，由于有限元方法的很多假设都是基于宏观力学（连续力学，损伤力学和断裂力学）的，对于微观甚至纳观尺度的模拟是否适用，接的精度如何等问题目前都没有很准确的定位。所以，未来，如何很好地实现材料内部微结构的有限元模拟将是主要研究方向。