SiCp及Al2O3w增强铸态混杂金属基复合材料的疲劳裂纹扩展机理

摘要

研究了一种SiCp及Al2O3w增强铸态混杂金属基复合材料(MMC)的疲劳裂纹扩展(FCG)机理，同时对比研究了Al2O3w增强铸态金属基复合材料和铸态铝合金的疲劳裂纹扩展机理。在研究近临界和裂纹稳定扩展区域的疲劳裂纹扩展(FCG)机理时，发现混杂 MMC 的临界应力强度因子?Kth值高于其他两种材料的?Kth值，说明应力强度因子?K值较低时混杂MMC可以更好地抵抗裂纹扩展。随着?K值的降低，两种MMC在近临界区域显示出相似的FCG 机理，即主要由增强相-基体界面的剥离控制，随后由铝基体中空隙的形核与合并控制；在裂纹稳定或中等扩展区域，?K值较高时FCG除了受界面上周期性裂纹扩展引起的增强相-基体界面剥离的影响之外，还显著受到铝基体中疲劳条带的影响。此外，在高?K 值下，因为局部失稳断裂机制，可见铝基体中空隙的形核与合并以及SiCp和Al2O3w中的穿晶断裂。对于铸态铝合金，在低?K值下，FCG主要受空隙的形核与合并所控制；在高?K值下，FCG主要受铝晶粒的疲劳条带控制，随后受Si团簇中空隙的形核与合并控制。