喷射沉积Al-Si/SiCp复合材料制动盘的热疲劳裂纹研究

"本文详细探讨了喷射沉积Al-Si/SiCp复合材料在制动盘应用中的热疲劳微裂纹扩展行为。通过实验研究，作者发现热疲劳裂纹主要起源于V形缺口，并且在相同的热循环次数下，未经热处理的试样比经热处理的试样更易产生裂纹，且裂纹扩展速度更快。裂纹的扩展过程中，它会以两种方式与Si颗粒相互作用：一是绕过Si颗粒，二是直接穿过Si颗粒。此外，SiC颗粒对热疲劳裂纹的形成和扩展有着显著的影响。因此，为了提高材料抵抗热疲劳裂纹扩展的能力，改善Si相的形态和分布以及强化铝基体与SiC颗粒之间的界面结合至关重要。" 该研究属于工程技术领域，具体为金属材料科学，关注的是复合材料的热疲劳性能。热疲劳是材料在反复的温度变化下产生的内部应力导致裂纹形成和扩展的现象，这对于像制动盘这样的高温工作部件来说，是一个关键的性能指标。Al-Si/SiCp复合材料因其优异的热机械性能而被广泛应用，但其热疲劳行为需要深入理解以优化设计。 文章通过V形缺口试样模拟实际工况，这种方法可以有效地诱发并加速裂纹的形成，从而研究材料的热疲劳性能。通过对试样的金相显微镜和扫描电镜分析，揭示了热疲劳裂纹的形态和扩展机制。研究发现，Si颗粒在裂纹扩展过程中起到了重要的作用，它们既是裂纹扩展的障碍，也可能成为裂纹扩展的路径。而SiC颗粒的交互作用则可能加剧或抑制裂纹的扩展，这取决于颗粒与基体的结合强度。 根据这些发现，研究人员提出改善材料性能的策略，即优化Si相的形态控制和分布，以及增强铝基体与SiC增强颗粒间的界面结合。这些措施有望提高材料对热疲劳裂纹的抵抗力，延长制动盘等高温组件的使用寿命。这一研究对于理解和改进喷射沉积Al-Si/SiCp复合材料的热疲劳性能具有重要意义，同时也为材料设计提供了理论依据。