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1、金属基复合材料蠕变性能的研究现状和展望/田君等·119·3金属基复合材料蠕变性能的研究现状和展望1,2121田君,李文芳,韩立发,彭继华(1华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640;2东莞理工学院机械工程学院,东莞523808)摘要综述了国内外金属基复合材料的抗高温蠕变性能的研究进展。重点分析了蠕变理论研究中的3种理论模型的特点,指出理论研究的核心问题是位错越过第二相的机制以及门槛应力的来源。详述了目前蠕变实验研究的各种实验方法与特点。讨论了利用计算机有限元分析来进行蠕变研究的优点。针对目前我
2、国金属基复合材料的抗高温蠕变性能的研究方法提出了一些看法和展望。关键词金属基复合材料位错门槛应力蠕变ResearchandDevelopmentofCreepofMetalMatrixComposites1,2121TIANJun,LIWenfang,HANLifa,PENGJihua(1CollegeofMaterialsScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640;2CollegeofMechanica
3、lEngineering,DongguanUniversityofTechnology,Dongguan523808)AbstractResearchdevelopmentonhightemperaturecreepofmetalmatrixcompositesathomeandabroadaresummarized.Thethreetheoreticalmodelsofthecreeptheorystudiesarefocusedonanalyzing,andthecoreissueoftheore
4、ticalstudiesisamechanismofthedislocationoverthesecondphaseandthethresholdstresssources.Characte2risticsofvariousexperimentalmethodsofthecurrentcreepexperimentalstudiesarerecounted.Advantagesofthecomputerfiniteelementanalysisincreepstudiesarediscussed.Th
5、eresearchtrendsanddevelopmentonhightempera2turecreepofmetalmatrixcompositesinChinaarepresented.Keywordsmetalmatrixcomposites,dislocation,thresholdstress,creep在能源、石油化工和航空航天等工业装置中,很多构件出发,近年来,国内外学者对MMC的宏观性能与细观结构需在高温下工作。如火力发电的蒸汽温度可达到570℃,飞性能进行了大量研究,并取得了相当丰富
6、的研究成果。从蠕机涡轮叶片的工作温度高达1000℃以上,制氢转化和乙烯裂变研究方法上讲,按其发展过程大体可分为3类:第一类是解温度分别达到950℃和1050℃。对这类装置材料最重要理论研究,建立理论模型;第二类是蠕变试验研究;第三类是[1]的性能要求是高温强度,然而常规材料无法满足高温强度结合试验数据建立有限元计算模型,进行计算机模拟。性能,只有新型的高温结构材料才能胜任,如金属间化合物、1理论研究陶瓷、聚合物、复合材料等。在这些高温结构材料中,只有金属基复合材料(MMC)才具有比强度和比刚度高、导热
7、导电MMC蠕变一般有以下共同特征:性好、阻尼减振、电磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等优(1)蠕变速度比相同条件下没有强化的基体合金小得点,在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有极其多,第二相强化显著地提高蠕变抗力,且第二相体积分数、尺重要的应用价值和广阔的应用前景,被誉为“21世纪绿色工寸、在基体中的分布以及结合界面等都会影响强化作用。[2]n程材料”。(2)蠕变速率与应力关系仍可用ε€∝σ表示,而应力指数MMC的高温强度性能是指材料对高温变形与断裂的抗n一般为7～8,甚至达到10～40。力。
8、它们长期在高温并受一定载荷的环境下工作,会发生缓(3)蠕变激活能远大于基体的自扩散激活能。慢的塑性变形,也就是我们常说的蠕变。研究其蠕变性能是(4)存在门槛应力,外加应力低于门槛应力时MMC不设计MMC材料高温环境工作的关键。MMC的蠕变性能与发生蠕变。门槛应力值一般是Orowan应力的1/2左右。下列因素相关:基体的蠕变性能,增强体的弹性和断裂特性,至今还没有一种蠕变理论对上述所有的蠕变特征给出[3-6]增强体的尺寸参数、分布以及增强体与基体界面性能等
