《新型金屬間化合物多孔材料彈性性能及變形機制研究》是蘇淑蘭為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型金屬間化合物多孔材料彈性性能及變形機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蘇淑蘭
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬間化合物多孔材料由於其原子內部以共價鍵和金屬鍵共同結合，故兼有陶瓷和金屬的共同優點，是一種優異的功能材料和輕質高溫高強結構材料，在過濾、焊接、淨化和生物材料等方面均有廣闊的套用前景，因此對其力學性能研究具有重要意義，目前國內外的相關研究鮮有報導。本項目擬通過建立一個金屬間化合物多孔材料孔隙結構的理論分析模型，利用宏細觀分析給出其巨觀彈性常數的理論計算公式，且通過實驗驗證該公式的正確性，並探討其變形機制和微觀斷裂機理。同時自編計算程式構建隨機孔隙模型，利用有限元二次開發平台模擬單軸拉伸實驗開展力學性能分析，揭示多孔材料的孔隙率和孔隙結構特徵對其巨觀彈性性能的影響規律，為這一類新型金屬間化合物多孔材料的研發與套用提供重要的理論依據。
結題摘要
金屬間化合物多孔材料由於其原子內部以共價鍵和金屬鍵共同結合，故兼有陶瓷和金屬的共同優點，是一種優異的功能材料和輕質高溫高強結構材料，在過濾、焊接、淨化和生物材料等方面均有廣闊的套用前景，因此對其力學性能研究具有重要意義。 本項目主要針對金屬間化合物多孔材料的力學性能展開研究，考慮到本課題製備的金屬間化合物多孔材料具有較為寬廣的孔隙率範圍，我們對不同的孔隙率範圍建立了不同的理論分析模型，在高孔隙率範圍採用八面體結構模型、在低孔隙率範圍採用六邊形結構模型，利用宏細觀力學分析給出了其巨觀彈性常數的理論計算公式，探討了其巨觀力學性能與孔隙率、孔隙結構參數、緻密材料性能之間的關係，結果表明：多孔材料的有效彈性模量和有效剪下彈性模量隨孔隙率的增加而減小，而有效泊松比增大，且孔棱橫截面形狀和彎曲剪力對有效彈性常數的影響也隨之增大，當孔隙率較大時必須考慮剪力的影響；同時本項目對FeAl多孔材料進行單軸拉伸和壓縮試驗，研究了其單軸拉伸、壓縮的應力-應變曲線特徵以及孔隙率對其力學性能的影響規律，通過掃描電鏡實驗揭示其變形機制和微觀斷裂機理，單軸拉伸和壓縮試驗結果表明：不同孔隙率下FeAl多孔材料的彈性模量、強度極限和延伸率均隨孔隙率的增大而減小，壞前無頸縮現象，其斷口特徵巨觀上表現為脆性斷裂，微觀上為微觀沿晶斷裂，且所得試驗結果驗證了其巨觀彈性常數理論計算公式的正確性；此外，基於實際孔隙微觀結構的高度複雜性和非均勻性，我們自編程式構建孔隙非周期性分布的有限元隨機孔隙模型，通過ANSYS有限元軟體的二次開發平台計算多孔材料的等效彈性模量，探討其孔隙率和孔隙結構特徵對其巨觀彈性性能的影響規律。本項目研究結果為這一類新型金屬間化合物多孔材料的研發與套用提供了重要的理論依據。
