金属学报

作者：谷黎明, 冯效铭, 于朝, 张峻凡, 刘振宇, 何伦华, 卢怀乐, 李小虎, 王晨, 张晓东, 肖伯律, 马宗义

单位：1 中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016；2 中国科学技术大学 材料科学与工程学院 沈阳 110016；3 散裂中子源科学中心 东莞 523803；4 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家研究中心 北京 100190；5 松山湖材料实验室 东莞 523808；6 中国科学院高能物理研究所 北京 100049

关键词：深冷循环,中子衍射,残余应力,有限元方法,代表性体积单元,

基金：国家重点研发计划项目(2022YFB3705705);国家自然科学基金项目(52192594);国家自然科学基金项目(51931009);中国科学院高性能工程材料建制化平台项目(JZHKYPT-2021-01);中国科学院青年创新促进会基金项目(2020197)

铝基碳化硅 (SiC/Al)复合材料因其高比模量、高比强度和良好尺寸稳定性等特点广泛应用于精密光学领域。SiC/Al复合材料热处理过程中产生的宏/微观残余应力是影响其尺寸稳定性的关键因素。为了阐明残余应力的降低方法和效果，提高精密光学零件的尺寸稳定性，本工作使用中子衍射和有限元模拟，分析了深冷循环处理对于体积分数为35%的SiC/6092Al复合材料在退火状态下宏微观残余应力的影响，研究了深冷循环次数、样品尺寸、增强相颗粒尺寸和深冷循环温度差等影响因素。结果表明，深冷循环能引起基体塑性应变，从而显著降低退火态SiC/Al复合材料的相应力，并且随着深冷循环次数的增加，单次循环相应力降低效果减弱。深冷循环导致的塑性应变集中在颗粒周围的基体，主要影响颗粒和周围基体的相应力大小，与样品尺寸无明显关联，并且深冷循环不增加退火态样品的宏观残余应力。复合材料多次深冷循环后的相应力降低量与SiC颗粒尺寸无关，并且，多次深冷循环对相应力的降低效果与深冷循环温度差关系较小，100~-196℃和200~-196℃进行多次深冷循环对相应力的改变十分接近。

来源：2024年第8期

《金属学报》期刊编辑部

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