金属学报  2011, Vol. 47 Issue (1): 102-108    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2010.00315

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喷射沉积SiCp/Al-7Si复合材料的疲劳裂纹扩展

李微, 陈振华, 陈鼎, 滕杰

湖南大学材料科学与工程学院, 长沙 410082

GROWTH BEHAVIOR OF FATIGUE CRACK IN SPRAY-FORMED SiCp/Al-7Si COMPOSITE

LI Wei, CHEN Zhenhua, CHEN Ding, TENG Jie

College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082

李微 陈振华 陈鼎 滕杰. 喷射沉积SiC_p/Al-7Si复合材料的疲劳裂纹扩展[J]. 金属学报, 2011, 47(1): 102-108.
, , , . GROWTH BEHAVIOR OF FATIGUE CRACK IN SPRAY-FORMED SiC_p/Al-7Si COMPOSITE[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(1): 102-108.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1406 KB)   摘要: 采用紧凑拉伸试样进行恒载和降K控制的拉--拉疲劳实验, 研究了喷射沉积SiCp/Al-7Si复合材料及其基体的疲劳裂纹扩展行为. 通过金相显微镜和扫描电镜观察了复合材料及其基体的组织和疲劳裂纹扩展形貌, 研究了SiC颗粒对复合材料疲劳裂纹扩展机制的影响. 结果表明: 复合材料在任何相同的ΔK水平下其抗疲劳裂纹扩展能力优于基体材料, 并表现出较高的疲劳门槛值. 其原因是复合材料中裂纹裂尖遇到增强颗粒时, 裂纹发生偏转, 特别是SiC颗粒自身微裂纹萌生有效降低了裂纹尖端的应力强度因子, 复合材料的裂纹闭合效应也随之增大. 去除裂纹闭合效应的影响, 当有效应力因子ΔKeff作为裂纹扩展的驱动力时, 复合材料的裂纹扩展速率却高于基体. 关键词 ： Al-Si合金,  SiC颗粒,  复合材料,  喷射沉积,  裂纹扩展,  裂纹闭合     Abstract：In order to investigate the fatigue crack growth behaviors of SiCp/Al-7Si composite and the unreinforced alloy prepared by spray deposition, compact tension (CT) specimens were prepared and tension-tension fatigue tests were carried out under constant-amplitude load and load shedding technique (ΔK-decreasing) control to obtain the fatigue threshold. The experimental data demonstrate that the addition of SiC particles results in superior fatigue crack propagation properties for a given ΔK, i.e. lower crack growth rate and higher intrinsic threshold stress intensity factor. The SiC particles play a significant role in dictating the rate of fatigue crack growth. OM and SEM observations show that crack deflections around SiC particles and particle cracking are the principle mechanisms of interaction between SiC particles and crack tip. Moreover, detailed quantitative analysis indicates that the extent of particle cracking induces a high level of fatigue crack closure, which effectively reduces the driving force of crack growth and so slows down fatigue crack growth. However, when the closure-corrected effective stress intensity factor range (ΔKeff) acts as the crack driving force, the composite shows a higher crack growth behavior than the unreinforced alloy. Key words： Al-Si alloy    SiC particle    composite    spray deposition    fatigue crack growth    crack closure 收稿日期: 2010-06-30      ZTFLH:  TG111   基金资助: 国家自然科学基金项目50875225和湖南省国际合作重点项目2007WK2005资助 作者简介: 李微, 女, 1982年生, 博士生 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李微 陈鼎 陈振华 滕杰 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2010.00315      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2011/V47/I1/102 [1] Lim D W, Kim T H, Choi J H, Kweon J H, Park H S. Comp Struct, 2008; 86: 101 [2] Yamabe J, Takaqi M, Matsui T, Kimura T, Sasaki M. JSAE Rev, 2002; 23: 105 [3] Mayer H, Papakyriacou M, Zettl B, Stanzl–tschegg S E. Int J Fatigue, 2003; 25: 245 [4] Li Z, Samuel A, Samuel F H, Ravidrang C, Doty H W, Valiterra S. Mater Sci Eng, 2004; A367: 96 [5] Chen Z H, Teng J, Chen G, Fu D F, Yan H G. Wear, 2007; 262: 362 [6] Molina J M, Prieto R, Narciso J, Louis E. Scr Mater, 2009; 60: 582 [7] Bereta L A, Ferrarini C F, BottaF W J F, Kiminami C S, Bolfarini C. 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