陶瓷短纤维增强铝基复合材料比强度大，耐磨性与尺子稳定性好，是一类很有发展前途的复合材料。至今对此类复合材料强度进行了广泛的研究，并发展了多种强度理论公式，但应用最广泛的是混合法则不同的研究得到的纤维取向因子不同：其原因主要是依据经验确定系数C或者根据拉伸结果拟合而得到C，其根本点是缺乏与材料断裂机制相结合进行FEA分析。因而所发展的理论公式不具备预测陶瓷短纤维增强复合材料断裂强度的普遍性规律。
      本文从分析3A1203复合材料断裂机制与过程出发，考虑纤维分布特征、界面结合状况、基体强化情况等因素的影响，建立简单的强度理论公式，并与拉伸结果进行比较。
      复合材料利用挤压铸造法制备。基体合金为商品级ZL109合金。增强纤维为国产耐火纤维，其晶型结构为莫来石结构。
      拉伸过程SEM原位观察在CamScan-4型扫描电镜上进行，试样尺寸见图所示。将其在800#水砂纸上磨光，并在抛光机上抛光。圆弧先用小圆锉加工，再用细砂纸磨光。
      常规拉伸试验在日本岛津AG-lOTA试验机上进行，基体材料ZL109合金的拉伸试样取自同一挤压模中未增强部位。
      由于3A1203复合材料塑性较差(b=0.9s%)，呈脆性断袭，其整个断裂过程难以跟踪，但可从断口附近裂纹启裂及扩展情况来观察，如图所示。纤维与外加载荷方向呈小角度时，纤维发生断裂(图中A处)，说明此纤维已承受了较大的载荷，文献研究表明，呈小角度的纤维在拉伸过程中承受拉应力，当纤维承受的应力超过其断裂强度时，发生断裂，当纤维与外加载荷呈较大角度特别是垂直时，纤维并不发生断裂，因为其在长度方向承受压应力作用，而只有少量的粗大纤维纵向开裂(如图处)，这是由于粗大纤维横向强度低所致。
      3A1203复合材料基体合金中Mg元素与纤维反应，形成反应结合，在界面生成MgA1z04反应产物，纤维基体界面结合强度高，界面能很好地起到传递载荷作用。因而，图中各个取向的纤维与基体界面均观察不到界面裂纹。图为3A1203复合材料的宏观拉伸断口形貌，可见纤维与基体仍较牢固地结合，纤维剥落与拔出现象较少。拉伸过程中另一裂纹源是基体开裂，不仅因为纤维端部应力集中引起与外载方向呈较大角度纤维前端基体开裂(图中C处)，也出现在远离纤维基体中开裂(图中D处)，这说明在发生纤维断裂的同时基体也因承受较大载荷而开裂，因而在图中纤维之间基体表现为少量的撕裂棱和解理小平面。而不像弱界面结合的3A1203复合材料的拉伸断口上纤维与基体界面边缘处基体隆起的现象。
      从大量的观察可以发现裂纹萌生后沿垂直外载方向扩展，扩展裂纹前端也因应力集中而引起新的与外载呈小角度纤维开裂(图中E处)；也能沿大角度纤维面扩展(图中F处)。多个裂纹相互连接，直到复合材料整体断裂。宏观形貌上反映断口与拉伸方向垂直，断口较为平整。
      Jackson等研究短纤维定向排布的复合材料，认为纤维与外加载荷呈小角度时，复合材料强度由纤维断裂控制；中等角度时，复合材料强度由界面切变控制；大角度时，复合材料强度由基体或界面开裂控制。但对于随机取向短纤维复合材料，其各角度纤维都存在，其断裂过程与定向排布纤维复合材料有大的差异。从前面对3A1203复合材料断裂机制分析可知，由于界面结合强，界面开裂现象小，而其断裂主要由纤维断裂与基体开裂控制。文献研究表明，随机取向复合材料中纤维只有在与外载方向小于某一角度时，才受拉应力作用。确切地说，对于纤维强度高、界面结合强的复合材料，应该是受拉应力作用的纤维和基体才控制复合材料的断裂。
      定义受拉应力作用的纤维所占体积分数为有效体积分数。对于挤压铸造法得到的复合材料，纤维呈二维平面随机分布，二维随机分布复合材料有效体积分数以下式表示L91。

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