基于高压扭转法的多尺寸SiCp/铝基复合材料强韧化机理研究

飞速发展的科学技术对结构材料提出强度和韧性的高要求。本研究以SiCp/铝基复合材料为研究对象，提出采用多尺寸SiC颗粒混合增强铝基复合材料的设计思路。结合塑性应变梯度理论，深入分析SiCp-Al系复合材料的尺寸效应，建立多尺寸SiCp/铝基复合材料的材料模型，对其力学性能进行模拟，建立多尺寸SiC粒度配比与力学性能的预测模型，优化多尺寸SiC粒度配比。并利用具有高静水压力和强剪切变形的高压扭转工艺制备出多尺寸SiCp/铝基复合材料。分析扭转圈数、压力、温度及SiC颗粒体积分数、多尺寸SiC粒度配比等关键参数对材料基体组织、增强颗粒的分布和强度、韧性等力学性能的影响规律，系统研究SiC颗粒分布机理、SiC颗粒对基体组织的作用、材料的强韧化机理及断裂机制等。这些机制是制备高性能颗粒增强复合材料的核心理论，对实现工艺的可操作化及有效控制材料组织性能具有重要意义。

制备具有优良强度、韧性等性能的复合材料是目前材料领域的重要研究方向之一，对于促进科技进步和国民经济发展都具有重要意义。大塑性变形是制备高强度材料最有效的方法之一。本研究以SiCp/Al基复合材料为研究对象，提出了高压扭转法制备多尺寸SiC颗粒混合增强铝基复合材料的设计思路。通过对多尺寸SiCp/Al基复合材料力学性能进行模拟，建立了多尺寸SiC粒度配比与力学性能的预测模型。同时，采用高压扭转工艺制备出多尺寸SiCp/Al基复合材料，分析压力、扭转圈数、温度、SiC体积分数和多尺寸SiC粒度配比等关键参数对基体组织、SiC颗粒分布和材料的强度、韧性等力学性能的影响规律，系统研究了SiC颗粒的分布机理、SiC颗粒对基体组织的作用、材料的强韧化机理及其断裂机制等。在此基础上，分析了SiC-Al界面接合类型，研究了大塑性变形制备复合粉末材料的固结行为。这些研究为发展大塑性变形工艺制备高性能复合材料起到积极的推动作用，具有重要的理论意义和实际意义。