Al2O3-Al基复合材料与基体结合强度物理意义分析
收稿日期：!""!#"$#"%收到初稿，!""!#"&#!’收到修订稿。
作者简介：杨川（(&%)*
），男，江苏淮安人，教授，工学博士，主要从事金属基复合材料及表面工程方面的研究工作。：
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／!"基复合材料与基体结合强度物理意义分析
杨
川(，刘世楷(，雷廷权!
（(7西南交通大学材料学院，四川成都>(""’(；!7哈尔滨工业大学材料学院，黑龙江哈尔滨(%"""(
）摘要：测定了?/!@’／?/基复合材料与基体材料间的结合强度，探讨了结合强度的物理意义。其物理意义是：界面抗拉强度与试样达到断裂应变时基体中的应力分别与纤维体积分数和基体体积分数的加权平均值。并根据测定的结合强度
的值结合有限元分析得出几种?/!@’
／?/基复合材料的界面抗拉强度值。关键词：?/!@’
短纤维；铝基复合材料；结合强度；界面抗拉强度中图分类号：A B ()>7!
C (文献标识码：?文章编号：(""(#)&
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/基复合材料自从!"世纪$"年代日本丰田公司首次用于柴油机发动机活塞环槽以来，引起国内外学者的重视，并对这种材料的多种性能进行了深入研究。日本学者在将此材料用于活塞环槽的研究过程中，曾经测定了复合材料与基体材料之间的结合强
度
〔(〕，而后一些学者在研究这种复合材料时也进行了类似的测定〔!"’〕。但是他们在进行测定时均没有
讨论该性能指标的物理意义，而仅作为制造活塞时应能达到的一个性能指标而进行测试的。本文对多种?/!@’
／?/基复合材料的结合强度进行了测定，并对其物理意义进行讨论，同时结合有限元计算，探讨了结合强度与界面抗拉强度间的关系。
&试验材料与方法
选用二种纤维作为增强体：英国E F E 公司提供的
8-G G ./短纤维；洛阳耐火材料研究所的?/!@’短纤维。
选用纯铝、?/#%7%HI 3、?/#%7%HJ 4、?/#%7’HF <、I K ("&等合金作为基体材料。在制备预制件时，采用("H 的硅溶胶作为粘结剂，纤维体积分数（!G ）选用("H 。制成%",,L (",,L (",,预制件。采用挤压铸造法制备复合材料。挤压铸造的工艺参数为：浇注温度D ’""D >"M ，压力(%"J N -
，保压时间)%8，预制件预热D ""M 。将所得的材料加工成图(所示的拉伸试样，其中"#"面是复合材料与基体的
交界平面。
图(拉伸试样形状与尺寸
O .47(F 53G .4
58.;68#试验结果
复合材料与基体材料交界面处的金相组织见图!
。从图中可以看到在界面处纤维分布均匀且纤维呈二维分布。复合材料与基体间的结合强度测试结果见表(。
根据表(的测定结果可以看到下面的一些规律：对相同的纤维由于基体材料的成分不同，所测定的结合强度不同，表明基体材料对结合强度有重要的影响。对相同的基体材料而言，由于所用的纤维不同所
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