【摘要】 为了更深入地理解这一问题，我们建立了计算碳化硅晶须/碳化硅纳米颗粒增强高强复合材料弹性模量的解析模型。

为了分析碳化硅晶须和纳米碳化硅颗粒增强混杂铝基纳米复合材料的弹性模量[1-3]。为此，发展了一种新的多尺度分析模型来计算HAMNC的有效弹性模量。模拟了实际工程中经常遇到的碳化硅纳米颗粒聚集到HAMNC中的过程。

 

将解析细观力学模型估算的HAMNC弹性模量值与实验方法直接测得的弹性模量值进行了比较，两者吻合较好。

 

研究了碳化硅晶须的体积分数、长径比和分散类型以及纳米碳化硅的体积分数、尺寸和聚集度对HAMNC弹性模量的影响。结果表明，纳米碳化硅颗粒的加入显著提高了碳化硅晶须增强复合材料的弹性模量。结果表明，纳米粒子的聚集对HAMNC的弹性模量有破坏作用。

 

为了更深入地理解这一问题，我们建立了计算碳化硅晶须/碳化硅纳米颗粒增强高强复合材料弹性模量的解析模型。首先，考虑纳米颗粒的尺寸因子和聚集态，建立了预测纳米颗粒增强AMNC弹性模量值的细观解析模型。然后，将分析模型与基于单胞的分析方法相耦合，提取了HAMNC的弹性模量。

 

为了验证本文的建模方法，将弹性响应的预测结果与已有的实验结果进行了比较，得到了很好的一致性。

 

本文的主要研究成果概括如下：在考虑尺寸因素的情况下，可以得到更准确的弹性模量值。通常情况下，在传统的中加入纳米陶瓷颗粒可以显著提高其弹性模量。形成的纳米粒子聚集体会严重降低HAMNC的弹性模量。因此，为了充分发挥陶瓷纳米增强的潜力，改进工艺以使纳米颗粒更均匀地分散是当务之急。

 

通过增加纳米颗粒和晶须的体积分数，增大晶须的长径比，将晶须排列成混杂复合材料，可以提高碳化硅晶须/碳化硅纳米颗粒增强复合材料的弹性模量。使纳米碳化硅颗粒尺寸变小，使其弹性模量有较大提高。

 

所提出的分析细观力学模型创建并给出了对这些新材料的设计有价值的定量预测，同时降低了实验和计算成本，为复合材料的研发和应用提供了有力的支持。

 

[1] A. Bahri, N. Guermazi, M. Bargui, K. Elleuch, Estimation of the elastic modulus of the alumina coated AA1050 aluminum: modeling and experiments, Mater. Sci. Eng. A 670 (2016) 188e195.

[2] K.R. Kumar, K. Kiran, V.S. Sreebalaji, Micro structural characteristics and mechanical behaviour of aluminium matrix composites reinforced with titanium carbide, J. Alloys Compd. 723 (2017) 795e801.

[3] H. Zhang, Y. He, L. Li, Tensile deformation and fracture behavior of spraydeposition 7075/15SiCp aluminum matrix composite sheet at elevated temperatures, Mater. Char. 59 (8) (2008) 1078e1082.

 

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