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【第十七届原创】 【金秋计划】高强钢在纤维增强金属层板中的微观观测形貌分析
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2024/09/03
私聊
物性测试综合讨论
引言
高强钢因其卓越的机械性能,已广泛应用于航空、汽车等领域。高强钢的使用可以大幅提高结构的强度和抗疲劳性能,同时还能有效减轻重量。在纤维增强金属层板(
Fiber Metal Laminates, FMLs
)中,结合高强钢的性能与纤维增强材料的特性,形成了一种性能优异的复合材料。本文通过扫描电子显微镜(
SEM
)对高强钢在
FMLs
中的微观观测形貌进行分析。
试样制备
为了观测高强钢在纤维增强金属层板中的微观形貌,需要对试样进行特殊的化学处理。具体步骤如下:
1.
使用机械抛光对高强钢表面进行初步处理,去除表面氧化层。
2.
将试样放入由
5%
硝酸和
95%
乙醇组成的溶液中进行腐蚀处理,时间控制在
30
秒以内。
3.
使用无水乙醇清洗试样表面,并使用吹风设备进行快速干燥,以防止腐蚀反应过度。
4.
进行喷金处理,以提高试样的导电性,便于后续的扫描电子显微镜观测。
测试方法
使用
JSM-IT210
扫描电子显微镜(
SEM
)对高强钢样品进行微观形貌分析。设备的最大放大倍数为
300000X
,真空度控制在
10-650Pa
之间。
测试结果与讨论
下图展示了经过
SEM
分析后的高强钢微观断口形貌。从图中可以观察到,高强钢的断口处显示了明显的韧窝结构,这表明材料在断裂过程中发生了塑性变形。此外,断口处还显示出一定的晶界脱粘现象,这可能是由于拉伸应力集中在晶界处导致的。
图
1.
高强钢微观断口形貌示意图
结论
通过对高强钢在纤维增强金属层板中的微观观测形貌进行分析,发现高强钢在复合材料中的断裂主要表现为韧性断裂。这表明,在实际应用中,高强钢能够有效提升复合材料的抗疲劳性能。然而,晶界脱粘现象的存在可能会在高应力条件下降低材料的整体强度,需要在设计和应用中予以考虑。
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