顆粒強化複合材料是新發展出的新型結構材料。雖然採用非連續質點增強的複合材料的強度與剛度比連續纖維增強的材料略低，但由於產品各向同性較好，並可採用粉末冶金、鑄造、鍛壓等一般加工技術製備，顆粒增強複合材料仍得到重視。
基本介紹
- 中文名：顆粒強化複合材料
- 外文名：Particle reinforced composite
- 特點：用於增強的質點是非連續
- 領域：工程材料學
概述,性質,具體材料,陶瓷材料的疲勞,
概述
複合材料是由兩種或兩種以上具有不同性能的材料在巨觀尺度上組成的材料，一般分為纖維強化複合材料和顆粒強化複合材料。纖維強化複合材料的失效機制有基體殲裂、分層、纖維斷裂和界面脫膠等四種。這些機制的組合產生了疲勞損傷，由此造成材料強度和剛度的降低：其損傷的類型和程度取決於材料的性能、鋪層排列及其順序，以及載入方式等。
性質
顆粒強化複合材料是一種新型的結構材料，其特點是用於增強的質點是非連續的，與連續纖維增強材料相比其剛度和強度略低，但材料各向同性較好，加工製備工藝相對簡單，所以顆粒強化複合材料仍得到廣泛的重視。
其中以SiC質點增強鋁合金的複合材料已取得了一些進展。如含有20%SiC顆粒增強的2124高強度鋁合金。加入SiC顆粒對第二階段裂紋擴展速率影響不顯著，但提高了材料的疲勞門檻值。對上述材料的裂紋閉合效應也進行了觀察，發現閉合應力強度因子Ka，在所施加的K範圍內基本上趨於穩定。這些現象將有利於減緩裂紋擴展速率，提高材料的抗疲勞裂紋擴展的性能。
具體材料
顆粒增強的複合材料中，除SiC/A1外尚有以TiC增強Ti（Cerme Ti），以SiC增強Ti-6AI-4V板材，以TiC強化不鏽鋼、工具鋼、鐵基合金（Ferro-TiC），高溫耐蝕和耐磨材料，以及用W或A120，質點增強銅基合金等電子材料等。
陶瓷材料的疲勞
金屬材料的疲勞是在循環載荷作用下的失效斷裂，而陶瓷材料疲勞的概念則有所不同，分為靜態疲勞、動態疲勞和循環疲勞。靜態疲勞是在持久載荷作用下材料發生的失效斷裂。這與金屬材料的應力腐蝕和高溫蠕變相類似。動態疲勞是以恆定載荷速率載入，用於研究材料的失效斷裂對載入速率的敏感性，類似於金屬材料應力腐蝕研究中的低應變速率拉伸。循環疲勞與金屬材料的疲勞概念相同，即在循環應力作用下材料的失效斷裂。
