复合材料学报

作者：段敏鸽, 李晨, 李彪, 李亚智,

关键词：原位自生颗粒, 高周疲劳, 颗粒强化, 缺口效应, 铝基复合材料,

原位自生TiB₂/Al复合材料是一类新型铝基复合材料，结合了陶瓷材料高硬度、耐高温、耐腐蚀等和铝合金材料良好的韧性和塑性加工特性等的性能特点，具有高比强度、高比刚度、广泛的合金基体选择范围、原材料成本低、制造和热处理工艺多样化等优势。然而，目前原位自生TiB₂/Al复合材料的疲劳研究多侧重于微观机制研究，疲劳特性鲜有涉及应力比和缺口敏感性的讨论。以体积分数为3.67vol%的原位自生TiB₂颗粒增强7050铝基复合材料(in-situ TiB₂/7050-Al)为研究对象，开展了其高周疲劳特性试验研究，并与不含颗粒的7050铝合金进行对比。试验结果表明：在相同的疲劳载荷下，in-situ TiB₂/7050-Al的疲劳强度明显大于7050铝合金；应力比为0.1和0.5时，该复合材料的疲劳极限较7050铝合金分别提高了24.59%和13.56%。进行了不同应力集中系数下的疲劳寿命对比，结果表明颗粒引入后一定程度上限制了复合材料基体的塑性变形，提高了其缺口敏感性。尽管如此，in-situ TiB₂/7050-Al在存在缺口情况下的疲劳寿命仍高于7050铝合金。in-situ TiB₂/7050-Al作为一种新型轻量化结构材料，有望代替传统铝合金，实现结构静强度和疲劳性能的共同提升。

来源：2023年第11期

《复合材料学报》期刊编辑部

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