Hvordan styrker keramiske partikler metallisk kobber?

1. Forstærkning af korngrænser:Keramiske partikler kan fungere som effektive korngrænser. De hindrer bevægelsen af ​​korngrænser under deformation og styrker derved kobbermatrixen. Tilstedeværelsen af ​​keramiske partikler begrænser kornvæksten, hvilket resulterer i en finere kornstruktur. Finere korn giver mere modstand mod dislokationsbevægelser, hvilket fører til øget styrke.

2. Dislokation-partikel-interaktioner:Keramiske partikler kan interagere med dislokationer i kobbermatrixen. Dislokationer er linjefejl, der kan bevæge sig og forårsage plastisk deformation i materialet. Keramiske partikler kan fungere som forhindringer for dislokationsbevægelser, hvilket får dislokationer til at bøje eller bukke rundt om dem. Dette kræver yderligere energi for at dislokationerne kan overvinde partiklerne, hvilket resulterer i øget modstand mod plastisk deformation og dermed styrkelse af kobberet.

3. Revneafbøjning og brodannelse:Keramiske partikler kan også bidrage til at hærde kobber. Når materialet udsættes for ydre belastninger, kan revner opstå og forplante sig. Tilstedeværelsen af ​​keramiske partikler kan afbøje banen for disse revner, hvilket får dem til at følge en mere snoet vej. Dette øger den energi, der kræves til sprækkeudbredelse og forbedrer brudsejheden af ​​kobber-keramisk komposit.

4. Belastningsoverførsel:Keramiske partikler kan også tjene som bærende komponenter i kobbermatrixen. De kan bære noget af den påførte belastning, hvilket reducerer belastningen på kobbermatrixen. Denne belastningsdelingsmekanisme bidrager til kompositmaterialets samlede styrke og mekaniske ydeevne.

5. Orowan Forstærkning:I nogle tilfælde kan de keramiske partikler fungere som stærke forhindringer, der forhindrer bevægelse af dislokationer. Når dislokationer støder på en partikel, kan de enten omgå partiklen eller blive fastgjort af den. Den energi, der kræves for at dislokationen kan omgå partiklen, er kendt som Orowan-spændingen. Tilstedeværelsen af ​​partikler øger Orowan-spændingen, hvilket fører til øget styrke af materialet.

De specifikke forstærkningsmekanismer, der dominerer i en kobber-keramisk komposit afhænger af størrelsen, formen, volumenfraktionen og fordelingen af ​​de keramiske partikler, såvel som kobbermatrixens egenskaber og arten af ​​grænsefladen mellem de to materialer.