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高新金屬材料(19):影響原位鋁基復合材料蠕變性能的因素

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-09-01  來源:中國有色網  瀏覽次數:50

圖(a)是在523K時,對原位體積分數5%Al2O3/6063 A1復合材料施加不同應力的蠕變曲線。此圖顯示,外加應力增加時,蠕變曲線雖然保持著三階段持點,但整個蠕變過程縮短。應力狀態對第三階段的影響最大,若應力為50MPa,第二階段持續時間較長,蠕變曲線平緩;外應力增加時,第二階段持續時間,蠕變曲線也變得陡峭;當外應力上升到90MPa時,蠕變曲線僅在第二階段轉折一下,便很快平穩,進入第三階段。
圖(b)是在應力為50MPa不同溫度時的蠕變曲線??梢?,隨首蠕變溫度的下降,蠕變過程延長,在蠕變溫度623K時,蠕變第二階段持續了很短時間便發生脆性斷裂;若降低實驗溫度,第二階段持續便大大延長;實驗溫度為523K時,蠕變曲線變得平平緩緩,第二階段可持續幾十小時。
圖(c)為穩態蠕變速率與外加應力的關系。由圖可見,隨著實驗溫度的升高,復合材料的穩態蠕變速率明顯上升。在相等應力時,溫度每升高50K,穩態蠕變速率增1個數量級至2個數量級,也就是說,溫度對材料的抗蠕變能力影響甚大。溫度越高,斷裂前應力作用的時間越長,伸長率越低。這說明在長時間的高溫恒載荷條件下,復合材料在比屈服強度低很多的應力作用下即可發生緩慢而連續的塑性變形,高溫使用性能大大下降,因此,不能僅評Al2O3/6063 A1復合材料的短時高溫強度作為高溫使用性能的評據。
圖(d)為在523K時,顆粒體積分數為5%、7%的原位Al2O3/6063 A1復合材料的穩態蠕變速率與外加應力的關系。溫度相同時,蠕變速率的變化趨勢大體相同,而提高增強體顆粒Al2O3分數,穩態糯變速率下降約1個數量級,說明Al2O3顆粒體積分數對Al2O3/6063 A1復合材料蠕變能力有相當大的影響。
圖(e)表示Al2O3體積分數在523K、573K、623K時,復合材料的斷裂壽命與外加應力的關系。由圖可見,溫度相同時,顆粒體積分數越高,復合材料壽命越長;若外加應力相等,提高Al2O3粒子的體積分數也可以較長地延長復合材料壽命,也就是說,原位顆粒增強體Al2O3可在相當大的程度上提高復合材料抗蠕變能力。

 

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