Ti-Cu层状复合材料静态载荷下变形与失效机制

孙伟¹，张炜¹，郭剑¹，贾丽芳¹，李晓杰²

1. 大连理工大学海洋科学与技术学院2. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

摘 要：利用水下爆炸焊接法制备了Ti-Cu层状复合材料。为研究Ti-Cu层状复合材料静态荷载下变形和失效机制,对Ti-Cu层状复合材料进行了室温条件下单轴拉伸实验和预制裂纹的三点弯曲实验,并与Ti单层板和Cu单层板进行对比分析,采用SEM观察断口形貌。通过拉伸和三点弯曲实验后的微观分析表明:在拉伸实验中,Ti-Cu层状复合材料的破坏是由于多方向应力耦合作用,加工硬化和界面效应使其拉伸强度远高于Ti单层板和Cu单层板;在预制裂纹的三点弯曲实验中,Ti-Cu层状复合材料的断裂是多重损伤失效相互作用的结果。Cu层形成大量的滑移带和变形带,Ti层产生大量的微裂纹,Ti-Cu层状复合材料由于多种损伤累积,形成一种特有的沿基体和界面交替传播的裂纹形态;相对于均质金属,Ti-Cu层状复合材料复杂的变形和失效行为是其力学性能提高的重要原因。

关键词：层状复合材料;水下爆炸焊接;单轴拉伸;三点弯曲;失效机制;