δ-Al_2O_3短纤维增强Al合金复合材料的拉伸力学行为研究

利用宏观、微观实验和三维弹塑性有限元分析方法（FEM,对δ－Al_2O_3短纤维增强Al合金复合材料的弹性模具和应力-应变曲线进行预测,同时讨论该类材料的断裂特征．研究了纤维位向的变化并引入了实测的短纤维位向分布规律．研究表明,本文对该类复合材料的弹性模量和应力-应变曲线的预测是较为准确的．     

Al2O3SiO2/ZL109 金属基复合材料的强度性能研究

介绍了硅酸铝短纤维增强ＺＬ１０９铸铝合金（Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２／ＺＬ１０９ＭＭＣ）的静态实验和冲击实验结果。给出了这种复合材料的静态强度、动态屈服强度和层裂强度并对实验结果进行了分析讨论。     

PVC/纳米Al2O3复合材料的力学性能研究

通过熔融共混方法制备了PVC/纳米Al2O3复合材料,研究了纳米粒子对PVC的增强、增韧效果。采用细观力学方法理论上求解了纳米复合材料的有效弹性模量,比较并分析了试验值和理论计算值的偏差。     

Al2O3纤维及炭纤维增强ZL109混杂复合材料磨粒磨损行为

利用挤压铸造法制备了Al2O3纤维及炭纤维增强ZL109混杂复合材料(Al2O3 Cf／ZL109)，考察了该混杂复合材料的磨粒磨损行为．结果表明：就砂纸粒度对复合材料抗磨粒磨损性能的影响而言，存在砂纸粒度的临界区域；Al2O3纤维有利于提高混杂复合材料的抗磨粒磨损性能，而炭纤维不利于提高复合材料的抗磨粒磨损性能，其中(12％Al2O3f 4％Cf)／ZL109混杂复合材料的抗磨粒磨损性能最佳．     

加工Al2O3f+Cf/ZL109混杂增强复合材料的刀具磨损性能研究

利用挤压铸造法制备了炭短纤维(Cf)和Al2O3f短纤维增强以及混杂增强ZL109复合材料,研究了切削加工Al2O3f Cf/ZL109混杂复合材料过程中,Cf短纤维和Al2O3f短纤维含量以及切削速度对刀具磨损性能的影响.结果表明,刀具后刀面的磨损量随着纤维含量的增加而增加,Al2O3f短纤维对刀具磨损性能的影响程度大于Cf短纤维;2种短纤维混杂增强较单一Cf或Al2O3f增强时刀具后刀面的磨损将进一步加剧,但2种纤维对刀具磨损的交互作用并不显著;随着切削速度的增加,刀具后刀面的磨损量明显增大.高硬度PCD刀具和CBN刀具适用于加工Al2O3f Cf/ZL109混杂复合材料.     

纤维增强复合材料界面的力学行为

研究材料的界面和表面的力学行为与破坏机理,是当代材料科学、力学、物理学的前沿课题之一,而复合材料界面问题更有其自身的特殊性和复杂性。本文结合笔者的研究工作重点讨论了纤维复合材料界面力学的共性问题,阐述了复合材料界面的性质、复合材料界面的力学模型和理论、界面力学表征的实验研究、界面损伤破坏机理、界面对复合材料力学性能的影响等5个方面。     

WC/Al2O3颗粒增强Cu基复合材料爆炸粉末烧结实验研究

利用爆炸粉末烧结工艺,探索WC /Al2O3同时作为增强基颗粒制取多种颗粒增强Cu基复合材料的可行性,同时分析了工艺参数对压实坯致密度的影响。研究了复合材料的微观组织和致密度、韧性和硬度等性能,爆炸粉末烧结法可以成功制出WC/ Al2O3/Cu多种颗粒增强金属基复合材料。     

短纤维复合材料应力传递的修正剪滞理论

对短纤维增强金属基复合材料应力传递的传统剪滞理论进行了修正和改进.修正理论中包含了一些在传统剪滞理论中没有很好考虑的因素,包括纤维端部的正应力传递和界面的结合状态.推导得到了描述短纤维复合材料应力传递机制的一些公式.通过与有限元分析得到的应力传递结果比较发现,修正理论对应力传递的描述准确性明显优于传统的剪滞理论.修正是合理而必须的.     

应变率对Gr/Al金属基复合材料力学性能的影响

利用自行研制的冲击拉伸实验装置对单向石墨纤维增强铝基复合材料实施了不同应变率下的拉伸实验。获得了材料在００００５～１３００ｓ－１应变率范围内完整的应力应变曲线。结果表明Ｇｒ／Ａｌ的应力应变曲线可分为两个部分：非线性弹脆性变形以及材料失稳后的残余变形。实验结果还表明Ｇｒ／Ａｌ是一种应变率敏感材料,随着应变率的提高,材料的拉伸强度、失稳应变以及剩余应力均相应提高。根据不同应变率下的实验结果,提出了计及应变率强化效应的复合丝束统计本构模型,模型拟合的结果与实验结果吻合得很好。拟合结果还表明,特征纤维统计分布的Ｗｅｉｂｕｌ参数（尺度参数与形状参数）均是与应变率无关的,复合材料的应变率效应主要是由基体的应变率强化效应引起的。     

ZA22—Al2O3复合材料干摩擦磨损表面的微观分析

用扫描电子显微镜和Ｘ射线光电子能谱仪分析了ＺＡ２２合金和ＺＡ２２－Ａｌ２Ｏ３复合材料在干磨擦条件下的磨损表面。结果表明：在ＺＡ２２合金磨损表面形成了一层厚约１００μｍ的塑性变形层，而添加Ａｌ２Ｏ３短纤维能够有效地使这种变形层减薄；在垂直于磨损表面的纤维周围的基础体明显比其它部位的高，磨损后复合材料表面的元素Ｚｎ被氧化，并有偶件材料的转移物存在。     

Al2O3纤维及炭纤维增强ZL109混杂复合材料的高温摩擦磨损性能研究

利用预制体挤压浸渗法制备了Al2O3 C1／ZL109短纤维混杂金属基复合材料，并探讨了炭纤维含量对该混杂复合材料高温(400℃)下的摩擦磨损性能的影响．结果表明：混杂炭纤维的复合材料具有优异的高温耐磨性能;由于12％Al2O3和4％C短纤维的协同作用，复合材料从轻微磨损向急剧磨损转变的临界温度比基体合金的提高了1倍;混杂复合材料的摩擦系数和磨损率随着炭纤维体积分数的升高而不断减小，这在较高温度(300℃)下更加明显;在较低温度下，基体及复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和轻微粘着磨损，当温度超过临界温度后，磨损机制转变为严重粘着磨损．     

AZ91镁合金及其Al2O3纤维-石墨颗粒混杂增强复合材料的滑动摩擦磨损性能研究

利用挤压铸造法制备了单-A12O3短纤维增强及A12O3短纤维一石墨(Gr)颗粒混杂增强AZ91镁合金复合材料，考察了镁合金及其复合材料的滑动摩擦磨损性能．结果表明，复合材料的耐磨性能优于基体合金，其中单一A12O3短纤维增强复合材料的耐磨性能更优，而混杂Gr颗粒的复合材料在磨损表面不能形成自润滑薄膜，故不能改善镁基复合材料在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能．基体合金和单一A12O3短纤维增强复合材料的主要磨损机制为犁削磨损，而A12O3-Gr颗粒混杂增强复合材料的主要磨损机制为犁削和剥层破坏．     

短纤维复合材料的压缩强度

细观力学理论得到的复合材料内应力是均值应力,在进行破坏和强度预报前,必须转化到真实值.对于短纤维复合材料,除了轴向压缩真实应力外,基体其它方向真实应力计算已得到解决,等于其均值应力乘以基体应力集中系数.论文基于弹性力学方法得到了短纤维复合材料轴向压缩下基体的应力场,并据此定义基体的轴向压缩应力集中系数.与基体其它方向应...     

硅酸铝短纤维增强ZL109复合材料的磨损机制

采用挤压铸造法制备了硅酸铝（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）短纤维增强ＺＬ１０９复合材料，并研究了该材料在干摩擦条件下的磨损行为．结果表明：Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２短纤维／ＺＬ１０９复合材料的耐磨机制为纤维断裂并在亚表层重新分布和排列形成高硬度的硬化层．这种硬化层的形成使复合材料具有比基体合金更优越的耐磨性．     

金属基复合材料单向和循环变形行为的数值模拟研究

利用晶体细观力学模型，依据组元材料的单晶体变形性质，以Ａｌ－Ａｌ２Ｃｕ自生复合材料为模型材料，用数值法模拟其拉伸和循环拉伸变形过程，得到了与有关实验结果相符的应力－应变曲线，研究了增强相间距和循环加载过程对复合材料变形行为的影响，通过考虑变形过程中组元相及其界面的应力分布规律，分析研究了循环变形过程中基体Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应对于复合材料微观变形与损伤机制的作用，结果表明，晶体细观力学模拟计算     

形状记忆合金纤维复合材料的等效力学行为

在Aboudi提出的胞元模型以及Liu等建立的形状记忆合金的本构模型的基础上,由Legendre多项式,假设每个子胞元的位移场、应变场和应力场,再由子胞元间交界面的应力连续条件和外荷载边界条件推导出基体为弹塑性材料的形状记忆合金纤维复合材料的胞元模型;模拟了呈周期对称的形状记忆合金纤维复合材料受轴向单向拉伸、横向拉伸和横向剪切荷载作用下的等效力学行为,与有限元解进行了比较,结果基本一致。与有限元法比较起来,本文推导出的形状记忆合金纤维复合材料的胞元模型更具高效性。     

氧化铝纤维含量对Al2O3f＋Cf／ZL109混杂复合材料耐磨性能的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3f Cf/ZL09短纤维混杂金属基复合材料，并探讨了炭纤维体积分数为4％时，Al2O3纤维含量变化对该复合材料耐磨性能的影响。结果表明：随着Al2O3体积分数增加，复合材料的摩擦系数逐渐增大，复合材料从轻微磨损到急剧磨损的临界转变载荷大幅度提高，并随Al2O3含量的增加而逐渐增大；在临界载荷以下，影响复合材料磨损率的Al2O3含量临界值为12％，当Al2O3含量低于临界值时复合材料磨损表面无明显剥落，而当Al2O3含量超过临界值后，复合材料磨损表面存在大量的剥落坑，磨损率增大。     

增强相形态对复合材料微区力学状态影响的有限元分析

采用三维有限元方法模拟了非连续增强金属基复合材料的应力场，得到了不同长径比的椭球形增强体周围的最大主应力场和应力球张量场的分布，分析了增强体长径比对非连续增强金属基复合材料的应力场、应力集中、界面应力过渡及材料内部最危险位置的影响。与仅适用于稀疏夹杂的Eshelby单夹杂模型相比，本文模型(体积分数约为20％—60％)与工程实际更加接近，所得的椭球状增强体内部应力分布并不均匀的计算结果与Eshelby的经典解析解有所不同。     

纤维增强金属基复合材料整体蠕变性能的细观力学分析

高温下金属基复合材料的蠕变主要由基体蠕变和界面扩散蠕变两部分构成,以往的研究中常常只考虑其中一种蠕变机理,从而导致得到的规律具有较大的局限性．本文提出了一种可预测金属基复合材料整体蠕变性能的细观力学方法,同时考虑了基体蠕变和界面扩散蠕变两种蠕变机理,导出了具有张量形式并满足不可压缩性的界面扩散蠕变应变表达式．采用Mori-Tanaka法和自洽法二者结果的平均以便更准确地计算纤维中的应力,揭示了两种蠕变机理相互影响的竞争关系．研究了恒定双轴荷载下的总体蠕变和固定位移约束下的应力松弛这两种常见蠕变问题,探究了基体蠕变与界面扩散蠕变两种蠕变机理在总蠕变中发挥的作用,考察了不同加载条件和不同纤维体积分数对复合材料整体蠕变行为的影响．     

硅酸铝短纤维对其增强ZL109复合材料磨擦因数影响的双重性

采用预制件液态模锻法制备了硅酸铝短纤维增强的ＺＬ１０９复合材料，并以合金球墨铸铁为偶件，在干摩条件下于ＭＧ－２０００高速高温摩擦磨损试验机上，对复合材料的摩擦性能进行了试验研究，考察了硅酸铝短纤维的添加量对这种材料摩擦因数的影响。结果表明，随着纤维添加量（以体积分数计）由０．０％增至７．０％，复合材料摩擦因数的变化是先降低而后升高，纤维添加量为４．５％时的摩擦因数呈现出最低值，而纤维添加量为７．０