梯度界面对Cu/WCP功能梯度材料力学性能影响

分类： 力学 >> 基础力学 提交时间： 2022-12-21 合作期刊: 《应用力学学报》

俞海 刘云鹏

摘要： 为了研究梯度界面或层状梯度对Cu/WCP功能梯度材料力学性能的影响,采用粉末冶金法制备了WC体积含量分别为3%、6%、9%、12%、15%的Cu/WCP复合材料,利用数字图像相关方法结合拉伸实验研究了WC体积含量对Cu/WCP复合材料拉伸性能的影响,并通过有限元方法模拟了5层Cu/WCP功能梯度材料在沿层向方向拉伸作用下的变形特性及力学行为。拉伸实验结果表明:WC颗粒的掺入明显提高了Cu/WCP复合材料的刚度和强度,但随WC颗粒含量的增加,Cu/WCP复合材料的塑性变形能力明显下降,当应力为214 MPa时,3%WC体积分数Cu/WCP复合材料的应变是15%体积分数Cu/WCP复合材料的25.45倍。有限元分析结果表明:沿层向方向拉伸作用下,5层Cu/WCP功能梯度材料各层内的塑性变形及应变率均呈现出非均匀性,塑性变形及应变率均沿WC含量递减的方向逐渐增大。另外,在梯度界面附近沿WC含量递减方向,梯度界面的存在对塑性应变率的增加有明显的抑制作用。

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