含细观孔隙Al/Al₂O₃梯度功能材料弹性模量研究

何济沧¹，刘齐文¹，沈强²，刘立胜¹

1. 武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室2. 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室

摘 要：利用渐近均匀化方法对含细观孔隙Al/Al₂O₃梯度功能材料（FGM）的弹性模量进行了研究。通过与实验对比,验证了渐近均匀化方法预测含细观孔隙Al/Al₂O₃梯度功能材料弹性模量的可行性,并在忽略孔隙个数等次要因素的情况下,拟合得到了与孔隙率和Al₂O₃体积分数相关的含细观孔隙Al/Al₂O₃梯度功能材料弹性模量的预测公式。研究结果表明:细观孔隙在Al/Al₂O₃梯度功能材料的弹性模量预测中并不能被忽略。在相同孔隙率下,孔隙的个数对Al/Al₂O₃梯度功能材料的弹性模量影响较小,而孔隙的大小和位置对弹性模量有着明显的影响,在Al₂O₃的任何体积分数下,Al/Al₂O₃梯度功能材料的弹性模量含随机孔隙的均低于均匀分布孔隙的。孔隙率也对Al/Al₂O₃梯度功能材料的弹性模量有着明显的影响,随着孔隙率的增加,材料的弹性模量逐渐下降,且随Al₂O₃体积分数的增加下降幅度增大。

关键词：梯度功能材料;弹性模量;渐近均匀化;多孔材料;