体积分数对三维互穿构型Al2O3/40Cr复合材料压缩力学性能的影响

摘要

结合3D打印和挤压铸造技术制备出了三维互穿构型Al2O3/40Cr钢基复合材料(3D-MMC/40Cr),其中3D-MMC骨架与纯40Cr钢构成三维互穿结构.主要研究不同3D-MMC骨架体积分数0、35％、50％、65％、100％(均质复合材料)对构型复合材料静态压缩性能的影响.材料都经过淬火+低温回火热处理.结果表明,压缩性能最好的是35％的3DMMC/40Cr,屈服强度为1455.2MPa,抗压强度为1612.8MPa,应变值为0.056;相对于纯40Cr钢,屈服强度提高18％;相对于均质复合材料,屈服强度提高144.7％,抗压强度提高162.8％,应变提高20％,韧性得到改善,该结果说明3D-MMC骨架和40Cr钢框架起到了协同强化和韧化的作用.随着3D-MMC骨架体积分数的增加,复合材料的强度下降,韧性逐渐降低.利用三维X射线断层扫描(CT)获得了35％的3D-MMC/40Cr压缩后的内部裂纹分布信息.裂纹倾向于在3DMMC区形成和扩展,而40Cr钢框架对裂纹有钝化和偏转作用.