段忠英，赵 科，刘金铃

(1.西南交通大学 力学与工程学院，四川 成都 611756； 2.西南交通大学 应用力学与结构安全四川省重点实验室，四川 成都 611756)

0 引 言

颗粒增强铝复合材料作为一种轻质高性能结构材料，因其较低的制造成本、轻量化、节约能源的同时具有高模量、高强度和良好的耐磨性等特点，因而被广泛应用于航空航天和交通运输等领域[1-2]。然而，复合材料强度的提升往往伴随着韧性的损失[3-4]，高强度和高韧性难以同时兼顾的难题限制了颗粒增强铝基复合材料的进一步应用。

大量实验研究表明当纳米颗粒体积分数低于4vol%时，纳米颗粒能均匀分散在铝基体中。由于纳米颗粒具有较大的比表面积，随着体积分数进一步增加，纳米颗粒容易发生团聚现象，不利于复合材料性能的提升甚至是有害。例如，Y.C. Kang[5]等人采用粉末冶金工艺制备了不同体积分数(0～8 vol.%)Al2O3颗粒(25 nm)增强铝基复合材料。结果表明：当颗粒含量为4vol%时，复合材料的抗拉强度值达到最大；当含量超过4 vol%后，纳米颗粒发生团聚现象导致材料的强度和韧性均有所下降。X. Yao[6]等人采用粉末冶金工艺制备了超细晶SiC/6063Al纳米复合材料。结果表明：当SiC含量从1vol.%增加到10vol.%时，复合材料的最大拉伸强度从343 MPa增加到603 MPa，但韧性从10%降低到2.3%。L.N. Wang[7]等人采用粉末冶金工艺制备了纳米SiC颗粒增强铝基复合材料，探究了SiC含量(1wt%、2wt%、5wt%、10wt%和15wt%)对复合材料力学性能的影响。结果表明：随着SiC颗粒含量的增加，复合材料的拉伸强度先增大后减小，并在SiC含量为5wt%时强度到达最大值215 MPa，颗粒分散性差是导致随后强度下降的主要原因。……