本完成项目以宏观、微观材料科学和力学理论为研究基础,结合物理模型、实验测量、有限元细观力学模拟等方法,寻找钨滲铜材料的物理和力学性能与材料微结构的关系,发展适用于钨渗铜复合材料局部应力场计算的细观有限元技术,给出在热-机械载荷作用下铜夹杂相周边以及铜夹杂相与钨基体脱粘后的界面裂纹的局部弹性应力场计算方法,并讨论材料微结构对局部弹性应力场的影响。从理论分析、有限元数值模拟和实验研究等方面取得了若干重要的科学发现和创新性成果,主要有:(1)引进描述钨渗铜材料微结构的晶粒取向分布函数、夹杂形状函数和钨铜体积百分比等参数;(2)晶粒取向分布函数、铜夹杂形状函数、钨铜体积百分比和钨渗铜材料宏观弹性张量关系;(3)包含取向分布函数和钨铜体积百分比效应的HM-V模型弹性张量上、下界表达式;(4)热-机械载荷作用下夹杂形状为任意的夹杂周边和界面裂纹尖端局部热弹性应力场有限元细观力学分析模型;(5)实验验证钨渗铜本构和材料微结构的关系表达式。这些成果对于完善钨渗铜的力学性质、设计出工程所需要的钨渗铜材料具有重要价值。研究工作达到预期目标,共发表论文30余篇,其中SCI论文14篇。
英文主题词W-Cu composite; microstructure; mechanical property; local thermal elastic stress field; microscopic constitutive relation