Коллективом сотрудников лаборатории механики структурно-неоднородных сред численно и экспериментально исследовано термомеханическое поведение композиционных материалов «алюминиевая матрица – карбидные частицы» при действии комбинированных термомеханических нагрузок.

Цель работы – детально изучить, почему остаточные напряжения влияют на прочность композитов, а также показать, как данное влияние меняется в зависимости от термомеханических свойств матрицы и частиц, а также от их формы и объемной доли. Показано, что после охлаждения композита от температуры 350 до 23 ℃ возникают остаточные напряжения и пластические деформации. Частица объемно сжимается, а матрица как сжимается, так и растягивается. Установлено, что относительное удлинение композитов до разрушения экспоненциально увеличивается при уменьшении предела текучести матрицы и увеличении прочности частиц.

Показано, что термические остаточные напряжения положительно влияют на прочность композита с более твердыми матрицами и менее прочными частицами, однако понижают прочность композитов с низким пределом текучести матрицы и высокой прочностью частиц. Связано это с тем, что скорость роста концентрации растягивающих напряжений вблизи криволинейной границы «матрица-частица» больше при наличии остаточных напряжений, чем при их отсутствии.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, FWRW-2021-0002. Результаты исследований опубликованы в журнале Metals (Q1, IF 2.351).

Источник: ИФПМ СО РАН.