點陣切變組元複合材料的載荷傳遞行為研究

《點陣切變組元複合材料的載荷傳遞行為研究》是依託江蘇大學，由張俊松擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：點陣切變組元複合材料的載荷傳遞行為研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張俊松
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

複合材料組元間的載荷傳遞與其力學行為之間的內在相關性一直是材料科學與工程領域的關鍵科學問題。然而，以往關於載荷傳遞的大量研究主要集中在傳統金屬基複合材料(基體為位錯滑移組元)領域。直至最近，Science期刊報導點陣切變組元複合材料可呈現較傳統金屬基複合材料更加優異的力學性能（如彈性應變高出近一個數量級）。但迄今為止，此類複合材料的載荷傳遞行為卻鮮有報導。顯然，澄清與此相關的科學問題無疑將有助於豐富和深化金屬基複合材料微觀力學研究，為新型高性能點陣切變組元複合材料的設計奠定理論基礎。本項目擬通過原位同步輻射技術研究點陣切變組元複合材料在變形過程中組元的晶格應變演化，揭示兩種典型點陣切變（馬氏體相變和馬氏體變體取向）機制下複合材料的載荷傳遞行為與特徵，澄清點陣切變組元複合材料載荷傳遞的微觀機制，闡明其載荷傳遞與巨觀力學行為之間的內在聯繫，可望獲得高質量學術成果。

結題摘要

載荷傳遞在金屬基複合材料的力學性能方面起到至關重要的作用。當金屬基複合材料在外載作用下發生變形過程中，基體和增強相之間會發生載荷傳遞。在基體的不同變形階段，載荷傳遞行為不一樣。載荷傳遞通過影響增強組元的承載能力從而影響整體複合材料的力學性能。因此，一直以來，複合材料的載荷傳遞行為受到學者們的極大關注。 儘管人們之前對複合材料的載荷傳遞行為做了大量的研究報導，但以往所研究的複合材料的基體塑性變形機制為位錯滑移。最近, Science期刊報導點陣切變組元複合材料可呈現較傳統金屬基複合材料更加優異的力學性能（如彈性應變高出近一個數量級）。但迄今為止，此類複合材料的載荷傳遞行為卻鮮有報導。因此，研究基體塑性變形機制為點陣切變的複合材料的載荷傳遞行為對於設計新型高性能複合材料具有重要意義。 本研究採用同步輻射原位技術揭示基體變形機制分別為馬氏體相變和馬氏體變體取向時，複合材料的載荷傳遞特徵；澄清了孿生基體複合材料載荷傳遞的微觀機制，闡明了載荷傳遞行為與複合材料力學性能之間的內在聯繫，建立孿生基體複合材料載荷傳遞的基本理論。研究結果發現點陣切變組元由於其微觀均勻變形機制能夠和增強組元實現微觀尺度點陣應變匹配。點陣應變匹配確保有效地載荷傳遞、避免應變局域化，從而實現增強組元的本徵力學性能、確保複合材料的高性能。本項目的研究成果為新型高性能金屬基複合材料的開發提供理論支持。