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摘要:

颗粒增强镁基复合材料在活塞制造中具有重要意义,活塞使用寿命与其材料的摩擦磨损性能关系密切,为预测镁基复合材料活塞耐磨性。基于Archard磨损模型结合自适应网格技术,建立SiC/AZ91D镁基复合材料及其基体有限元模型,探究其在不同载荷下的磨损行为,考察其应力场分布、磨损深度,进行了试验验证,揭示磨损机制。结果表明:在不同载荷下,盘销的接触面均表现出距盘轴心最近与最远处应力值较大,其他径向区域较小。随着载荷增加,盘销接触区域各处均表现出应力值增大。在不同载荷下,盘销接触面均表现出距盘轴心最近处磨损深度较小,离盘轴心径向距离增加,磨损深度越来越大。随着载荷增加,盘销接触区域各处均表现出磨损深度数值增大。但复合材料的磨损深度小于基体,表现出较好的耐磨性能。磨粒磨损和剥层磨损为复合材料主要磨损机制,粘着磨损为基体合金的主要磨损机制,模拟结果与试验结果吻合较好。

摘要:
采用内聚力模型及有限元分析方法,在含真实形貌SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料中引入孔隙缺陷,分析不同孔隙率及孔隙形状在单轴拉伸过程中对SiC/AZ91D复合材料力学行为的影响。结果表明:孔隙长径比为1时,孔隙率为0%、0.5%、1.0%、1.5%的复合材料的抗拉强度分别为351.214 MPa、339.452 MPa、325.735 MPa、306.791 MPa,抗拉强度随孔隙率的增加逐渐降低,复合材料中裂纹萌生和裂纹扩展时间均随孔隙率增加而提前。孔隙长径比越大,其尖端部位应力集中越严重,复合材料抗拉强度也越低。无孔隙缺陷的SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生扩展机制是颗粒与基体交界处萌生微裂纹,微裂纹相互连接形成主裂纹绕开颗粒进行扩展致使材料断裂,含孔隙的SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生扩展机制为微裂纹在孔隙周围萌生,与颗粒和基体交界处产生的微裂纹相互连接,汇集成主裂纹绕开颗粒扩展使材料断裂。