粉末冶金法制备纳米碳管／铝复合材料的力学性能

采用粉末冶金法制备纳米碳管/铝基复合材料,研究不同质量分数纳米碳管对复合材料力学性能的影响.通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料及其断口进行分析.结果表明,纳米碳管能细化复合材料的晶粒组织,明显提高复合材料的硬度和抗拉强度.含质量2%纳米碳管复合材料的硬度和抗拉强度达到54HV和121.5MPa,分别比铝基体提高了约80%和28%.复合材料的断口形貌显示,纯铝的断裂方式为微孔聚集型韧性断裂,而2%CNT/Al复合材料具有微孔聚集型和解理型脆性断裂的混合特征.     

Q345中厚缺口板的断裂试验

对18个厚度为26mm的单边V型缺口钢板进行了断裂试验,研究了刻弧半径r对低合金钢Q345中厚板断裂模式的影响。试验显示:裂纹起始于三轴强约束的缺口边缘厚度中面,裂纹沿厚度贯通后迅速沿薄弱截面宽度扩展,宏观断裂面大致垂直于加载方向,断口粗糙且有大量韧窝。缺口根部刻弧愈尖锐的试件,断裂延性愈差。缺口根部刻弧平缓的试件,净截面平均开裂强度略高。     

焊材刻痕杆的断裂试验

为研究焊材刻痕杆断裂机理及抗断设防,对10根E43型和10根E50型焊材刻痕杆进行了断裂试验,试验较为精确地记录了全程载荷一位移曲线。试验结果表明：裂纹起始于刻痕根部中心,试件最终断裂于最危险截面即刻痕根部,断口的大量韧窝显示出明显的剪切断裂痕迹,断裂类型为混合型断裂。试验数据离散性较小,为研究焊材断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据。     

材料局部力学性能测试方法

采用穿孔剪切试验和有限元模拟相结合的方法对材料的局部性能进行研究,通过将修正模拟阻力曲线与试验数据相匹配,在模拟分析中利用迭代修正的方法反向推导出材料的本构关系。由此提出利用穿孔剪切试验间接获得材料拉伸力学性能的基本方法。研究中以典型的车用铝合金材料(5052H34和6063T5)及紫铜作为测试对象,对该材料表征方法的精确性进行验证。分析表明,穿孔剪切试验结合有限元反求迭代技术获得材料拉伸应力－应变曲线关系与拉伸试验数据对比最大误差不超过5%,结果较为准确。该方法适用于微区或局部材料的力学性能表征,可为后续接头梯度力学性能研究提供参考。