粉末冶金铍铝合金相界面微观应力场分析

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1、摘要本文通过粉末冶金铍铝合金室温拉伸实验，基于复合材料界面力学理论，建立了以铝为基体，铍颗粒增强的复合材料有限元元胞模型。借助有限元ANSYS软件对该模型进行计算，在单向拉伸和压缩两种情况下，得到了镀颗粒与铝基体界面处的应力值和界面区域的应力场分布。确定了合适的增强体形状。同时，定性的讨论了界面脱粘、裂纹形成与扩展的力学原因。得到如下结论：1．界面处的应力集中状况与增强体颗粒边界的尖锐程度有关。在立方体、椭球形、球形三种颗粒增强模型中，球形颗粒增强体模型界面处的应力值变化较为平缓，在合金的制备过程中，应尽量采用球形颗粒或对颗粒进行钝化处理。2．在拉伸应力作用下，粉

2、末冶金铍铝合金经常于铍铝两相界面处发生脱粘，第一主应力在偏离赤道45度的区域达到最人值，此处是裂纹最容易产生并扩展的区域。在压缩应力场中，屈服应力变化最为明显，在偏离赤道45度的区域达到最大值，屈服在此处最容易发生。3．在拉伸应力场和压缩应力场下，沿界面的裂纹附近各应力场变化也很大。非裂纹尖端应力均平缓下降，而裂纹尖端出现应力集中现象，裂纹在强应力场的作用下极易沿尖端扩展。特别对于压缩应力场，极区附近应力激增，达剑最大值。关键词：铍铝合金，ANSYS，界面，应力场AbstractBasedOiltheroomtensileexperimentsofthepowde

3、rmetallurgyBe-A1alloyandtheinterfacemechanicstheoryofcompositematerials，itestablishesthefiniteelementcellmodelsofcompositematerialsbasedontheilseofAluminumandBerylliumParticlesastheenhancedbodyinthepaper．TheanalyzingmodlesarecalculatedbyANSYSsoftware．Undertensileandcompressivecircumst

4、ancestheinterfacestressvalueandtheinterfaceregionaldistributionofstressisobtained．Itdeterminestheappropriateshapeofenhancedbody．Furtherthequalitativemechanicalreasonsofinterfacedebonding，crackformationandextensionisachieved．Theconclusionsareasfollows：1．，11lefocusofinterfacestressisrel

5、atedtotheboundarysharpoftheenhancedparticles．Inthethreemodelsofcube，ellipsoidandsphericalparticle，theinterfacestressvaluesofsphericalparticlemodelgraduallychange．Inthepreparationofalloy,weshouldusesphericalparticlesortheparticlesofpassivationdisposal．2．Inthecaseoftensilestress，de-bond

6、ingofpowdermetallurgyBe-AIalloyoftenoccurinthetwophasesofBe-AIinterfaces．nefirstprincipalstressisreachedthehighestlevelatthe45degreesofequatorwherethecrackformingandextendingoftenoccourinhere．Inthecaseofcompressstress，theequivalentstresschangesobviously．Andthemaximumyieldstressisalsoa

7、tthe45degreesofequatorwheretheyieldingisthemosteasilyhappeninghere．3．Inthecaseoftensileandcompressstess，thestressdistributionnearcrackalonginterfacechangeobvious，thestressdescendsatthepiontofcrack，andthestressfocusatthepiontofcrackandextendalongthepointofcrack．Especiallyforthecompress

8、stres