第十章材料界面的結(jié)合強(qiáng)度與失效

1、1第十章第十章 材料界面的結(jié)合強(qiáng)度與失效材料界面的結(jié)合強(qiáng)度與失效江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2 在以界面形式接合形成接合體的工藝領(lǐng)域及界面結(jié)構(gòu)關(guān)在以界面形式接合形成接合體的工藝領(lǐng)域及界面結(jié)構(gòu)關(guān)系中，接合體的破壞時(shí)接合界面表現(xiàn)的最基本的現(xiàn)象之一。系中，接合體的破壞時(shí)接合界面表現(xiàn)的最基本的現(xiàn)象之一。與界面破壞有直接關(guān)系的時(shí)接合界面的強(qiáng)度評(píng)價(jià)、復(fù)合材料與界面破壞有直接關(guān)系的時(shí)接合界面的強(qiáng)度評(píng)價(jià)、復(fù)合材料中異相界面的剝離現(xiàn)象這一類的問題。中異相界面的剝離現(xiàn)象這一類的問題。 界面是基體和增強(qiáng)體間的結(jié)合區(qū)域。由于界面具有傳遞、界面是基體和增強(qiáng)體間的結(jié)合區(qū)域。由于界面具有傳遞、阻檔

2、、吸收和散射、誘導(dǎo)等功能，為材料設(shè)計(jì)提供了廣闊的阻檔、吸收和散射、誘導(dǎo)等功能，為材料設(shè)計(jì)提供了廣闊的途徑，因此界面問題在復(fù)合材料研究中一直受到極大的關(guān)注。途徑，因此界面問題在復(fù)合材料研究中一直受到極大的關(guān)注。第一節(jié)第一節(jié) 材料界面的破壞材料界面的破壞3 圖圖10-110-1為典型的接合界面的破壞表面。接合體是用部分穩(wěn)定化為典型的接合界面的破壞表面。接合體是用部分穩(wěn)定化Ti-CuTi-Cu非晶態(tài)焊料將氧化鋯軟鋼接合而成的。非晶態(tài)焊料將氧化鋯軟鋼接合而成的。 發(fā)生破壞形式可概括為：發(fā)生破壞形式可概括為： 焊料一氧化錯(cuò)界面的破壞；焊料一氧化錯(cuò)界面的破壞； 氧化錯(cuò)材料內(nèi)部的破壞；氧化錯(cuò)材料內(nèi)部的破壞；

3、 復(fù)雜的混合破壞過程復(fù)雜的混合破壞過程 焊料內(nèi)部的破壞。焊料內(nèi)部的破壞。4 氮化硅氮化硅CuCu緩沖層軟鋼接合體的四點(diǎn)彎曲試樣斷裂面模型緩沖層軟鋼接合體的四點(diǎn)彎曲試樣斷裂面模型如圖如圖10-210-2所示。其中，破壞主要在界面的邊緣部位，特別是在角所示。其中，破壞主要在界面的邊緣部位，特別是在角部發(fā)生，然后再向陶瓷內(nèi)部遷移。這時(shí)因?yàn)榇嬖谟诮遣考捌涓浇堪l(fā)生，然后再向陶瓷內(nèi)部遷移。這時(shí)因?yàn)榇嬖谟诮遣考捌涓浇鼌^(qū)域的應(yīng)力集中往往導(dǎo)致殘余應(yīng)力過大，使該部位因開裂而破壞區(qū)域的應(yīng)力集中往往導(dǎo)致殘余應(yīng)力過大，使該部位因開裂而破壞的緣故。的緣故。5以哪個(gè)部位以哪個(gè)部位作為研究對(duì)作為研究對(duì)象，與破壞象，與破壞起

4、點(diǎn)和破壞起點(diǎn)和破壞路徑有關(guān)，路徑有關(guān)，因此需要先因此需要先弄清破壞源弄清破壞源所在的界面所在的界面區(qū)域內(nèi)的顯區(qū)域內(nèi)的顯微組織形態(tài)。微組織形態(tài)。采用怎樣的采用怎樣的載荷。在陶載荷。在陶瓷、金屬這瓷、金屬這類彈性常數(shù)類彈性常數(shù)差異很大的差異很大的物質(zhì)的接合物質(zhì)的接合過程中，由過程中，由于彈性系數(shù)于彈性系數(shù)的差異也會(huì)的差異也會(huì)使接合界面使接合界面所處區(qū)域受所處區(qū)域受到剪切載荷，到剪切載荷，因此必須確因此必須確定產(chǎn)生破壞定產(chǎn)生破壞區(qū)域內(nèi)的局區(qū)域內(nèi)的局部應(yīng)力場(chǎng)。部應(yīng)力場(chǎng)。6第二節(jié)第二節(jié) 材料界面的力學(xué)研究特點(diǎn)材料界面的力學(xué)研究特點(diǎn) 所謂所謂“接合界面的力學(xué)行為接合界面的力學(xué)行為研究，就是研究上述研究，就

5、是研究上述應(yīng)力集中和接合界面的組織不均勻等問題，它不僅僅是應(yīng)力集中和接合界面的組織不均勻等問題，它不僅僅是研究接合課題的部分人員需要進(jìn)行認(rèn)真研究的課題也研究接合課題的部分人員需要進(jìn)行認(rèn)真研究的課題也是最近若干年前興起的、在解析領(lǐng)域進(jìn)行的跨學(xué)科的研是最近若干年前興起的、在解析領(lǐng)域進(jìn)行的跨學(xué)科的研究項(xiàng)目。究項(xiàng)目。7對(duì)接合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將距接合界面的距離極小的陶對(duì)接合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將距接合界面的距離極小的陶瓷部分的質(zhì)量及變化也加以充分的考慮：瓷部分的質(zhì)量及變化也加以充分的考慮： 界面附近的應(yīng)力集中；界面附近的應(yīng)力集中； 殘余熱應(yīng)力的分布；殘余熱應(yīng)力的分布； 接合過程中的劣化和組織變化；接

6、合過程中的劣化和組織變化； 加載過程中的質(zhì)量劣化和組織變化。加載過程中的質(zhì)量劣化和組織變化。第十一章第十一章 材料界面的評(píng)估材料界面的評(píng)估 作為評(píng)價(jià)的條件，對(duì)于要求可靠性高的接合，不僅應(yīng)當(dāng)評(píng)作為評(píng)價(jià)的條件，對(duì)于要求可靠性高的接合，不僅應(yīng)當(dāng)評(píng)價(jià)接合體短時(shí)間負(fù)荷的指標(biāo)，還應(yīng)當(dāng)考慮靜疲勞、脈動(dòng)疲勞、價(jià)接合體短時(shí)間負(fù)荷的指標(biāo)，還應(yīng)當(dāng)考慮靜疲勞、脈動(dòng)疲勞、熱疲勞、熱沖擊強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、高溫蠕變等很多項(xiàng)目。熱疲勞、熱沖擊強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、高溫蠕變等很多項(xiàng)目。8第一節(jié)第一節(jié) 材料界面的強(qiáng)度評(píng)價(jià)材料界面的強(qiáng)度評(píng)價(jià)一般地講，是通過彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)來進(jìn)行異一般地講，是通過彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)來進(jìn)

7、行異相界面靜態(tài)接合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。不論是陶瓷相界面靜態(tài)接合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。不論是陶瓷-陶瓷之間還是陶陶瓷之間還是陶瓷與金屬之間的接合，或是附有中間層的接合，接合體可以瓷與金屬之間的接合，或是附有中間層的接合，接合體可以有多種組合形式。因此在實(shí)用上，裝機(jī)試驗(yàn)是最直接的評(píng)價(jià)有多種組合形式。因此在實(shí)用上，裝機(jī)試驗(yàn)是最直接的評(píng)價(jià)方法。然而，評(píng)價(jià)形狀和接合過程、判斷接合方式的優(yōu)劣等方法。然而，評(píng)價(jià)形狀和接合過程、判斷接合方式的優(yōu)劣等都把設(shè)計(jì)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為研究的目的，因此應(yīng)盡快地將評(píng)都把設(shè)計(jì)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為研究的目的，因此應(yīng)盡快地將評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)化。價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)化。9彎曲試樣的代表尺寸如圖彎曲試樣的代表尺寸如圖11

8、-1 11-1 所示。彎曲試樣的尺寸、形狀所示。彎曲試樣的尺寸、形狀與與IIS-R1601(IIS-R1601(日本標(biāo)準(zhǔn)日本標(biāo)準(zhǔn)) )精細(xì)陶瓷強(qiáng)度評(píng)價(jià)時(shí)所用試樣相同。精細(xì)陶瓷強(qiáng)度評(píng)價(jià)時(shí)所用試樣相同。 10在接合體中，接合部位有可能不止一處，因此不一定都是圖示在接合體中，接合部位有可能不止一處，因此不一定都是圖示的三明治形狀的試樣。在彎曲試驗(yàn)時(shí)，主要應(yīng)當(dāng)要求能夠方便的三明治形狀的試樣。在彎曲試驗(yàn)時(shí)，主要應(yīng)當(dāng)要求能夠方便地將接合部位放置于彎曲跨距的中央部位見圖地將接合部位放置于彎曲跨距的中央部位見圖11-211-2。我國的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)我國的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7716JB/T 771619951

9、99511另外，為了避免結(jié)合部位與壓頭接觸，應(yīng)盡量不選用三點(diǎn)彎曲另外，為了避免結(jié)合部位與壓頭接觸，應(yīng)盡量不選用三點(diǎn)彎曲的形式。對(duì)于氮化硅軟鋼的活化金屬釬焊接合體，其典型的四的形式。對(duì)于氮化硅軟鋼的活化金屬釬焊接合體，其典型的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度代表性威伯爾曲線，圖點(diǎn)彎曲強(qiáng)度代表性威伯爾曲線，圖11113 3。圖圖11113 3中存在一些強(qiáng)度非常低的數(shù)據(jù)，但顯然測(cè)試數(shù)據(jù)符合中存在一些強(qiáng)度非常低的數(shù)據(jù)，但顯然測(cè)試數(shù)據(jù)符合威伯爾分布。這種低強(qiáng)度數(shù)據(jù)存在的事實(shí)過去也曾有報(bào)道，威伯爾分布。這種低強(qiáng)度數(shù)據(jù)存在的事實(shí)過去也曾有報(bào)道，認(rèn)為是由于熱應(yīng)力而引起。認(rèn)為是由于熱應(yīng)力而引起。四點(diǎn)彎曲的試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的離散性不大

10、，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行接四點(diǎn)彎曲的試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的離散性不大，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行接合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。但是，對(duì)于有長(zhǎng)時(shí)間工作下強(qiáng)度要求的拉桿類合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。但是，對(duì)于有長(zhǎng)時(shí)間工作下強(qiáng)度要求的拉桿類工件，這種低強(qiáng)度數(shù)據(jù)的存在就成為一個(gè)不可忽視的問題，在工件，這種低強(qiáng)度數(shù)據(jù)的存在就成為一個(gè)不可忽視的問題，在四點(diǎn)彎曲測(cè)試中，破壞裂紋從被拉伸一側(cè)的界面邊緣部位，特四點(diǎn)彎曲測(cè)試中，破壞裂紋從被拉伸一側(cè)的界面邊緣部位，特別是角部產(chǎn)生，向陶瓷中擴(kuò)展。別是角部產(chǎn)生，向陶瓷中擴(kuò)展。12圖圖11-411-4表示拉伸試樣的典型尺寸。拉伸試樣的制作需要花費(fèi)相當(dāng)表示拉伸試樣的典型尺寸。拉伸試樣的制作需要花費(fèi)相當(dāng)大的勞動(dòng)時(shí)間。設(shè)計(jì)拉伸強(qiáng)

11、度試樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以采用把陶瓷置大的勞動(dòng)時(shí)間。設(shè)計(jì)拉伸強(qiáng)度試樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以采用把陶瓷置于中央部位的形式。因彎曲力矩對(duì)拉伸試驗(yàn)的結(jié)果有較大的影響。于中央部位的形式。因彎曲力矩對(duì)拉伸試驗(yàn)的結(jié)果有較大的影響。需要制作不會(huì)改變彎曲力矩的夾具和采用不打滑的試樣固定方法。需要制作不會(huì)改變彎曲力矩的夾具和采用不打滑的試樣固定方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，必須一邊測(cè)定軸向應(yīng)變一邊進(jìn)行拉伸，按部就班根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，必須一邊測(cè)定軸向應(yīng)變一邊進(jìn)行拉伸，按部就班地認(rèn)真進(jìn)行試驗(yàn)。即使在拉伸試驗(yàn)時(shí)，破壞一也是先從邊緣部位地認(rèn)真進(jìn)行試驗(yàn)。即使在拉伸試驗(yàn)時(shí)，破壞一也是先從邊緣部位的某一個(gè)點(diǎn)處產(chǎn)生，然后向陶瓷中擴(kuò)展，直至試樣最終斷裂。的

12、某一個(gè)點(diǎn)處產(chǎn)生，然后向陶瓷中擴(kuò)展，直至試樣最終斷裂。13采用圓柱形試樣的剪切試驗(yàn)。因采用圓柱形試樣的剪切試驗(yàn)。因?yàn)榫匦螖嗝嬖嚇拥睦煸囼?yàn)結(jié)果為矩形斷面試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果的離散分布狀態(tài)主要是由于試樣的離散分布狀態(tài)主要是由于試樣破壞距離的離散化引起的。而圓破壞距離的離散化引起的。而圓柱形試樣的破壞位置比較容易控柱形試樣的破壞位置比較容易控制。制。這樣的工具用于拉伸這樣的工具用于拉伸或壓縮試驗(yàn)是為了得或壓縮試驗(yàn)是為了得到穩(wěn)定的試驗(yàn)結(jié)果，到穩(wěn)定的試驗(yàn)結(jié)果，必須保證模具孔徑和必須保證模具孔徑和試樣直徑之間間隙小試樣直徑之間間隙小于于0.1mm0.1mm，而剪切面，而剪切面間隙大于間隙大于0.5mm0.5

13、mm，這，這些都是限制斷裂的措些都是限制斷裂的措施。施。14剪切強(qiáng)度低的原因是將試驗(yàn)過程中最初的應(yīng)力開放點(diǎn)作為其斷剪切強(qiáng)度低的原因是將試驗(yàn)過程中最初的應(yīng)力開放點(diǎn)作為其斷裂強(qiáng)度，還需要加載才能使試樣徹底分離。裂強(qiáng)度，還需要加載才能使試樣徹底分離。15(Al(Al3 3Zr+AlZr+Al2 2O O3 3)/Al)/Al復(fù)合材料原位拉伸過程的復(fù)合材料原位拉伸過程的SEMSEM圖圖. .在加載初期首先出現(xiàn)了圖在加載初期首先出現(xiàn)了圖11a11a所示的灰白色細(xì)密滑移帶。所示的灰白色細(xì)密滑移帶。隨著載荷的加大，滑移帶出隨著載荷的加大，滑移帶出現(xiàn)圖現(xiàn)圖11b11b所示的交錯(cuò)現(xiàn)象，同所示的交錯(cuò)現(xiàn)象，同時(shí)在滑

14、移帶密集區(qū)或者顆粒時(shí)在滑移帶密集區(qū)或者顆粒周圍觀察到了微裂紋和裂口周圍觀察到了微裂紋和裂口的出現(xiàn)，裂口短而細(xì)的出現(xiàn)，裂口短而細(xì); ;圖圖11f11f所示為圖所示為圖11b11b所示的交所示的交錯(cuò)滑移帶的高倍組織。錯(cuò)滑移帶的高倍組織。當(dāng)繼續(xù)加載時(shí)，這些裂口變當(dāng)繼續(xù)加載時(shí)，這些裂口變粗，變長(zhǎng)，并且連接起來，粗，變長(zhǎng)，并且連接起來，裂口的長(zhǎng)大及連接趨向有的裂口的長(zhǎng)大及連接趨向有的沿滑移帶的交匯線，有的沿沿滑移帶的交匯線，有的沿顆粒邊緣，有的則穿過顆粒，顆粒邊緣，有的則穿過顆粒，使顆粒破碎，形成如圖使顆粒破碎，形成如圖11c11c所所示的裂紋。示的裂紋。16原位拉伸過程中顆粒脫落時(shí)的受力模型原位拉伸過

15、程中顆粒脫落時(shí)的受力模型17 基體中氣孔和夾渣缺陷引起的裂紋萌生基體中氣孔和夾渣缺陷引起的裂紋萌生18 (Al (Al3 3Zr+AlZr+Al2 2O O3 3)/A356)/A356復(fù)合材料的原位拉伸觀察復(fù)合材料的原位拉伸觀察(Al(Al3 3Zr+AlZr+Al2 2O O3 3)/A356)/A356復(fù)合材料原位拉伸前的原始復(fù)合材料原位拉伸前的原始SEMSEM形貌形貌由由A356-20%Zr(COA356-20%Zr(CO3 3) )2 2體系在脈沖磁場(chǎng)下所制備的體系在脈沖磁場(chǎng)下所制備的(Al(Al3 3Zr+AlZr+Al2 2O O3 3)/ )/ A356A356復(fù)合材料原位拉伸

16、前的原始形貌。復(fù)合材料原位拉伸前的原始形貌。19(Al(Al3 3Zr+AlZr+Al2 2O O3 3)/A356)/A356復(fù)合材料原位拉伸過程中的裂紋萌生過程復(fù)合材料原位拉伸過程中的裂紋萌生過程SEMSEM圖圖當(dāng)繼續(xù)加載時(shí)當(dāng)繼續(xù)加載時(shí), ,這些裂紋口變大這些裂紋口變大, ,且連接起來且連接起來, ,形成裂紋形成裂紋, ,裂口的長(zhǎng)大及連接路線有的沿顆粒邊緣裂口的長(zhǎng)大及連接路線有的沿顆粒邊緣, ,有的則穿過顆有的則穿過顆粒粒, ,使顆粒破碎使顆粒破碎, ,如圖如圖4(d)4(d)所示。這表明顆粒所示。這表明顆粒/ /基體界面基體界面粘結(jié)力強(qiáng)時(shí)粘結(jié)力強(qiáng)時(shí), ,裂紋長(zhǎng)大穿過顆粒裂紋長(zhǎng)大穿過顆粒;

17、 ;當(dāng)顆粒當(dāng)顆粒/ /基體界面粘結(jié)基體界面粘結(jié)力弱時(shí)力弱時(shí), ,裂紋沿顆粒與基體界面擴(kuò)展。裂紋沿顆粒與基體界面擴(kuò)展。在加載初期在加載初期, ,首先出現(xiàn)細(xì)首先出現(xiàn)細(xì)密的滑移帶密的滑移帶; ;隨載荷加大隨載荷加大, ,則出現(xiàn)交錯(cuò)則出現(xiàn)交錯(cuò)滑 移滑 移 , , 如 圖如 圖4(b)4(b)所示所示, ,對(duì)滑移帶區(qū)對(duì)滑移帶區(qū)進(jìn)行高倍顯進(jìn)行高倍顯微觀察發(fā)現(xiàn)微觀察發(fā)現(xiàn), ,存在多個(gè)裂存在多個(gè)裂口。口。20隨著拉伸的繼續(xù)進(jìn)行，萌生后的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展延伸。隨著拉伸的繼續(xù)進(jìn)行，萌生后的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展延伸。 由于復(fù)合材料在微觀組織上的不均勻性由于復(fù)合材料在微觀組織上的不均勻性,當(dāng)萌生的裂紋前當(dāng)萌生的裂紋前方遇到顆

18、粒密集區(qū)時(shí)方遇到顆粒密集區(qū)時(shí),擴(kuò)展將發(fā)生偏轉(zhuǎn)擴(kuò)展將發(fā)生偏轉(zhuǎn)(如圖如圖a所示所示),偏向顆偏向顆粒較少的區(qū)域粒較少的區(qū)域,使裂紋產(chǎn)生使裂紋產(chǎn)生“瓶頸瓶頸”,并沿顆粒富集區(qū)與貧并沿顆粒富集區(qū)與貧化區(qū)的界面向前擴(kuò)展化區(qū)的界面向前擴(kuò)展(如圖如圖b所示所示)。在原位拉伸過程中在原位拉伸過程中,當(dāng)主裂紋擴(kuò)展前方遇到與裂紋擴(kuò)展方向當(dāng)主裂紋擴(kuò)展前方遇到與裂紋擴(kuò)展方向接近垂直的高應(yīng)變區(qū)接近垂直的高應(yīng)變區(qū)(圖圖c),裂紋擴(kuò)展受阻裂紋擴(kuò)展受阻,裂紋尖端鈍化裂紋尖端鈍化,且且停止擴(kuò)展停止擴(kuò)展(圖圖c);而在白色帶狀區(qū)的下方萌生新裂紋而在白色帶狀區(qū)的下方萌生新裂紋,隨著載隨著載荷繼續(xù)加大荷繼續(xù)加大,主裂紋變寬主裂紋變寬

19、,新的裂紋向上擴(kuò)展新的裂紋向上擴(kuò)展;當(dāng)載荷增大到當(dāng)載荷增大到一定程度時(shí)一定程度時(shí),主裂紋與新裂紋連接主裂紋與新裂紋連接(圖圖 d)21(Al(Al3 3Zr+AlZr+Al2 2O O3 3)/A356)/A356復(fù)合材料原位拉伸過程中的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)大過程復(fù)合材料原位拉伸過程中的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)大過程SEMSEM圖圖22 通?；w通常基體Al的塑性變形量大的塑性變形量大,而而Al3Zr和和Al2O3硬度高、脆性大硬度高、脆性大,難以變形。由于內(nèi)生顆難以變形。由于內(nèi)生顆粒尺寸細(xì)小粒尺寸細(xì)小,因此在變形初期因此在變形初期,顆粒能隨基體一起顆粒能隨基體一起產(chǎn)生協(xié)同作用產(chǎn)生協(xié)同作用,表現(xiàn)出較大的塑性表現(xiàn)出較大

20、的塑性,產(chǎn)生明顯的滑產(chǎn)生明顯的滑移帶移帶;但變形到一定程度但變形到一定程度,由于位錯(cuò)塞積和晶界阻由于位錯(cuò)塞積和晶界阻礙礙,使顆粒的協(xié)同運(yùn)動(dòng)受阻使顆粒的協(xié)同運(yùn)動(dòng)受阻,因而在顆粒與界面處因而在顆粒與界面處產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。當(dāng)滑移的切應(yīng)力大于顆產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。當(dāng)滑移的切應(yīng)力大于顆粒與基體的界面結(jié)合力時(shí)粒與基體的界面結(jié)合力時(shí),則出現(xiàn)顆粒界面脫粘則出現(xiàn)顆粒界面脫粘;當(dāng)滑移的切應(yīng)力大于顆粒的剪切強(qiáng)度當(dāng)滑移的切應(yīng)力大于顆粒的剪切強(qiáng)度,則出現(xiàn)顆則出現(xiàn)顆粒破碎從而在顆粒處形成粒破碎從而在顆粒處形成“孔洞孔洞”?！翱锥纯锥础钡拈L(zhǎng)大、連接的長(zhǎng)大、連接,則形成裂紋則形成裂紋,其模型如圖其模型如圖7所示。所示。

21、當(dāng)載荷進(jìn)一步加大當(dāng)載荷進(jìn)一步加大,裂紋將隨之長(zhǎng)大裂紋將隨之長(zhǎng)大,裂紋的裂紋的長(zhǎng)大方向具有選擇性長(zhǎng)大方向具有選擇性,這是由于制備的復(fù)合材料這是由于制備的復(fù)合材料在微觀組織上的不均勻性在微觀組織上的不均勻性,當(dāng)裂紋前方為顆粒密當(dāng)裂紋前方為顆粒密集區(qū)或是高應(yīng)變區(qū)時(shí)集區(qū)或是高應(yīng)變區(qū)時(shí),該區(qū)域產(chǎn)生的位錯(cuò)強(qiáng)化較該區(qū)域產(chǎn)生的位錯(cuò)強(qiáng)化較顆粒稀疏區(qū)顯著顆粒稀疏區(qū)顯著,裂紋將會(huì)偏轉(zhuǎn)裂紋將會(huì)偏轉(zhuǎn),只有當(dāng)載荷足夠只有當(dāng)載荷足夠高高,才會(huì)通過這一區(qū)域才會(huì)通過這一區(qū)域,使裂紋擴(kuò)展或連接。使裂紋擴(kuò)展或連接。23復(fù)合材料中的位錯(cuò)分布復(fù)合材料中的位錯(cuò)分布TEM圖圖 (Al(Al3 3Zr+AlZr+Al2 2O O3 3) )P P/ A356/ A356復(fù)復(fù)合材料的基體合材料的基體A356A356為時(shí)效硬為時(shí)效硬化型基體，且化型基體，且AlAl3 3ZrZr和和AlAl2 2O O3 3增增強(qiáng)體對(duì)基體強(qiáng)體對(duì)基體A356A356合金中合金中MgMg2 2SiSi析出相的分布和尺寸的影響析出相的分布和尺寸的影響很大。基體很大。基體A356A356位錯(cuò)密集，位錯(cuò)密集，呈網(wǎng)狀分布，且與時(shí)效析出呈網(wǎng)狀分布，且與時(shí)效析出相連接。相連接。 這表明原位內(nèi)生顆粒使這表明原位內(nèi)生顆粒使基體位錯(cuò)密度顯著增加，而基體位錯(cuò)密度顯著增加，而位錯(cuò)又有利于時(shí)效析出相的位錯(cuò)又有利于時(shí)效析出相的析出，并使析出相細(xì)小