张玉波
,
郭荣鑫
,
夏海廷
,
颜峰
,
林志伟
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.20.027
通过粉末冶金工艺制备了一种高压电触头用 Cu/WCp 颗粒增强复合材料。研究了不同应力比下 Cu/WCp颗粒增强复合材料的疲劳裂纹扩展行为，并结合裂纹闭合模型和两参数驱动力模型分析了应力比对 Cu/WCp颗粒增强复合材料疲劳裂纹扩展速率的影响机制。研究结果表明：随着应力比R的增大裂纹扩展速率增大，尤其在近门槛值附近裂纹扩展速率差别最明显。裂纹闭合模型和两参数驱动力模型均可以较好地将不同应力比R下(da/dN-ΔK)关系曲线关联起来，且两参数驱动力模型的相关性更好。这说明导致不同应力比R下 Cu/WCp 颗粒增强复合材料疲劳裂纹扩展速率差异的原因主要是Kmax引起裂纹尖端单调损伤，其次是裂纹闭合效应。根据 SEM断口分析发现高应力比的断面较低应力比的粗糙，低应力比时断口以基体撕裂为主而高应力比时以颗粒基体脱粘为主。
关键词:
粉末冶金
,
Cu/WCp复合材料
,
应力比
,
裂纹扩展速率
,
机制分析
张玉波
,
郭荣鑫
,
夏海廷
,
颜峰
,
林志伟
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.001530
通过粉末冶金热压烧结法制备高压电触头Cu/WCp颗粒增强复合材料,研究WCp颗粒含量(15％和3％,体积分数,下同)对Cu/WCp复合材料的疲劳裂纹扩展行为的影响,并结合SEM进行断口分析;利用原位SEM疲劳裂纹观测系统原位观察微裂纹萌生,分析颗粒对裂纹扩展路径的影响机制.结果表明:在相同应力强度因子幅(ΔK)下WCp含量为15％的Cu/WCp的疲劳裂纹扩展速率大于WCp含量为3％的复合材料;颗粒含量的增加并没有提高复合材料的裂纹扩展门槛值ΔKth,这主要是因为颗粒和基体的界面属于弱界面;在疲劳过程中颗粒脱粘形成裂纹源,不同脱粘微裂纹连接长大形成主裂纹是Cu/WCp颗粒增强复合材料的疲劳损伤形式;当主裂纹尖端和颗粒WCp相互作用时裂纹基本沿着颗粒界面往前扩展;复合材料的断裂模式从WCp低含量3％时的颗粒脱粘-裂纹在基体里穿晶断裂,过渡为WCp高含量15％时颗粒脱粘-基体被撕裂为主.
关键词:
Cu/WCp复合材料
,
体积分数
,
疲劳裂纹扩展
,
原位SEM
,
界面脱粘
,
断裂机制
