复合材料学报

作者：林波, 王明辉, 张文馨, 肖华强, 赵愈亮, 张卫文,

关键词：仿贝壳层状复合材料, 冷冻铸造, 压力浸渗, 显微组织, 力学性能,

陶瓷增强铝基复合材料是轻量化结构件的较理想材料，但随着陶瓷增强相含量的增加，复合材料的韧性会降低，导致复合材料服役过程中安全性的下降。因此如何实现复合材料高强韧性的匹配是制备陶瓷增强铝基复合材料一直存在的难题。根据仿生学思想，采用冷冻铸造及压力浸渗技术制备了不同陶瓷初始固相含量(20vol%、30vol%、40vol%)的TiB₂/Al-Cu层状复合材料。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和力学性能测试研究了不同陶瓷初始固相含量对于TiB₂/Al-Cu层状复合材料微观组织和力学性能的影响。实验结果表明，随着陶瓷初始固相含量的提升，复合材料中陶瓷片层厚度增加，金属片层厚度减小，复合材料的抗压强度有所提升但抗弯强度和断裂韧性下降。其中，20vol%陶瓷初始固相含量的TiB₂/Al-Cu层状复合材料拥有较优的断裂韧性，达到了(20.59±1.5) MPa·m^1/2；40vol%陶瓷初始固相含量制备的TiB₂/Al-Cu层状复合材料拥有较优的抗压强度，达到了(670±20) MPa。这主要是因为随着复合材料中陶瓷初始固相含量的提升，层状复合材料更容易发生界面脱层，层状复合材料通过合金塑性变形等增韧效果减弱；同时，裂纹偏折、界面剥落、裂纹分支等增韧效果也降低。

来源：2022年第7期

《复合材料学报》期刊编辑部

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