检索结果-南通市图书馆

粉末冶金技术 2023年第6期41卷 490-499,507页

作者：侯雅男杨昆明刘悦范同祥上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240

由于金属基体和增强相的热膨胀系数存在差异,金属基复合材料在制备降温过程中不可避免地产生热失配应力。研究表明,金属基复合材料热失配应力在近界面处以不同类型金属缺陷的形式进行释放,在远离界面处以热残余应力的形式保留。热失配... 详细信息

由于金属基体和增强相的热膨胀系数存在差异,金属基复合材料在制备降温过程中不可避免地产生热失配应力。研究表明,金属基复合材料热失配应力在近界面处以不同类型金属缺陷的形式进行释放,在远离界面处以热残余应力的形式保留。热失配应力释放的缺陷类型、尺寸、密度以及热残余应力的存在均会显著影响金属基复合材料的力学性能。本文阐述了界面热失配缺陷和热残余应力的产生,详细分析了界面热失配对金属基复合材料力学性能的影响,为进一步实现金属基复合材料的界面结构设计和优化提供理论基础和科学依据。

关键词：金属基复合材料界面热失配热失配缺陷热残余应力力学性能

来源：

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

陶瓷/金属复合材料界面热失配对导热性能影响的研究

陶瓷/金属复合材料界面热失配对导热性能影响的研究

引用

作者：孙智博上海交通大学

学位级别：硕士

陶瓷/金属复合材料以其可调谐的导热性能和热膨胀系数逐渐成为热管理材料的主要选择,是复合材料领域的研究热点之一。但是在复合材料的制造过程中由于基体和增强相热膨胀系数不同,会不可避免地引起界面热失配问题。已有研究发现界面热... 详细信息

陶瓷/金属复合材料以其可调谐的导热性能和热膨胀系数逐渐成为热管理材料的主要选择,是复合材料领域的研究热点之一。但是在复合材料的制造过程中由于基体和增强相热膨胀系数不同,会不可避免地引起界面热失配问题。已有研究发现界面热失配会影响复合材料的力学性能和导电性能,但界面热失配对复合材料导热性能的影响还不清楚。而现有的复合材料的研究多集中于界面的改善和修饰,通过改变加工参数、基体合金化和增强颗粒表面处理等方法来解决界面过度反应或不润湿的问题。现有的理论模型集中于预测复合材料宏观性能和计算界面热导率,均没有考虑界面热失配对复合材料导热性能的影响。因此,本文通过结合理论推导和有限元方法提出了预测界面热失配影响下复合材料热导率的计算模型;模拟计算了界面热失配引起的应变分布和平均应变;分析了界面热失配对复合材料导热性能的影响方式以及对不同复合材料体系导热性能的影响大小;讨论了不同的增强颗粒形状和分布下应变分布和平均应变大小的变化规律以及其对复合材料导热性能的影响。得到的主要结论如下:(1)结合理论推导和有限元方法构建了预测界面热失配影响下复合材料热导率的计算模型。该模型创新性的将理论推导和有限元方法结合起来,可以对复合材料的热导率进行预测并评估界面热失配产生的影响,并且可以通过改变几何模型来模拟实际复合材料的导热性能,为建立复合材料力学行为和物理性能的联系提供了思路。(2)通过有限元模拟研究了复合材料界面热失配引起的应变分布及平均应变。界面热失配应变的分布与颗粒尺寸无关,但塑性变形区的大小与颗粒半径成正比。最大应变在界面处,随着与界面的距离的增大,应变变小,塑性变形区会随着体积分数的增加而逐渐重叠,形成应变集中区,最大应变值也会因为应变集中现象的增强而由界面移动到颗粒之间。平均应变与颗粒尺寸和界面密度无关,随着体积分数的增加而增大,增强颗粒的体积分数决定了总变形量的大小,但影响应变分布和平均应变大小最关键的因素是颗粒尺寸和颗粒间距的比值。(3)通过计算模型的模拟结果揭示了界面热失配对复合材料热导率的影响方式和规律。界面热失配对复合材料导热性能的影响可以分为对基体的影响和对界面的影响两部分。首先,由界面热失配在界面处引起的塑性变形区包含了高密度的位错,会对热载流子进行散射,从而降低基体的导热率,进而影响复合材料的导热性能。界面热失配引起基体热导率的下降对复合材料整体热导率的影响先随体积分数的增加而增大,在体积分数达到50%时由于基体体积分数的下降而略微下降,这一部分的影响对Si C/Al体系更为重要,但是由于界面的存在可以调控基体导热贡献和增强相导热贡献的比例,单方面的基体热导率的下降对复合材料整体导热率的影响会被削弱。其次,界面热失配会通过弱化界面结合,破坏原子周期性使声子发生散射,来降低界面热导率,从而降低增强相的有效热导率以及复合材料整体热导率。界面热导率与复合材料整体热导率的关系可以分为三个阶段,在颗粒尺寸确定时,复合材料热导率会在第二个阶段随着界面热导率的升高而升高,具有高导热增强相的复合材料热导率的增值更高。界面热失配引起的界面热导率的降低对diamond/Cu有更大的影响。两者均可以通过定量的理论关系加入到本文提出的计算模型中来预测界面热失配对复合材料导热性能的影响。(4)通过计算模型的模拟结果讨论了不同的增强颗粒形状和分布下界面热失配引起的应变分布及其对复合材料导热性能的影响。颗粒间应变集中的出现会使平均应变变小,对于确定的颗粒形状,越密排的分布越不容易产生应变集中,平均应变越大。由Voronoi结构得到的随机分布的随机多边形颗粒增强复合材料的平均应变与立方体颗粒简单立方分布时相似,单粒径和双粒径的计算结果都很稳定,适合用于实际复合材料的导热性能预测。不同模型的理论热导率基本相同,由于具有导热能力的增强相的存在以及界面的调节作用,基体热导率的下降对复合材料导热性能的影响不大,应变集中和大的平均应变带来的界面热导率变化的相对大小决定了增强颗粒形状和分布的选择。

关键词：陶瓷/金属复合材料有限元方法界面热失配导热性能塑性变形

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

欢迎您,

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

欢迎您,

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：