题目：轻质YAl2p/MgLiAl复合材料的

随着航天、航空和现代兵器的发展，开发具有低比重、高比强度和比模量的结构材料成为研究的热点之一。本文以设计制备性能稳定的超轻高强Mg-Li基复合材料为目标，充分利用金属间化合物所具有的高的比强度和比刚度乃至其室温脆性等特性，选择稀土金属间化合物YAl2颗粒作为增强体设计了YAl2p/MgLiAl基复合材料。本文在气体保护条件下通过搅拌铸造法制备了稀土金属间化合物YAl2颗粒增强MgLiAl基复合材料，研究了复合材料的组织、界面特征以及复合材料界面的稳定性，探讨了YAl2颗粒增强MgLiAl基复合材料强化机制，并通过实验和模拟手段深入分析了复合材料的断裂行为。组织观察表明， YAl2p/Mg-Li-Al复合材料由β(Li)相和YAl2增强体相组成，YAl2颗粒在MgLiAl基体中分布较均匀，YAl2p颗粒的加入细化了基体合金的晶粒。颗粒与基体界面清晰，YAl2颗粒与镁锂基体之间结合紧密，微观尺度上未发现空洞，界面开裂、界面反应、非晶层或过度层等现象，为直接结合型界面。热力学计算与试验表明，YAl2颗粒与基体合金的反应驱动力较小，在制备及随后的热处理过程中无新相物生成，YAl2-MgLiAl复合体系是稳定的。通过拉伸试验测试了基体合金和复合材料的力学性能，表明YAl2颗粒增强的MgLiAl基复合材料表现出较好的综合拉伸性能。复合材料的弹性模量、屈服强度和抗拉强度均较基体合金有大幅度的提高，而复合材料的塑性则得到了较好的保持。20 vol%YAl2p/Mg-Li-Al复合材料具有良好的综合机械性能，复合材料的室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为225MPa、161MPa和9%。在80℃~250℃温度范围内，YAl2/MgLiAl复合材料高温抗拉强度和屈服强度均明显优于基体合金，表现出良好的高温拉伸性能。YAl2p/MgLiAl复合材料与MgLiAl基体合金具有相似的时效硬化规律，复合材料中YAl2颗粒的加入对基体相的析出过程有延迟作用，但对材料时效后最终效果没有影响。为研究复合材料从微观变形到宏观断裂的断裂过程，从而探讨较“软”颗粒对基体合金的增强机理，通过SEM和TEM动态拉伸技术并辅助以拉伸断口形貌分析，对YAl2p/MgLiAl复合材料的断裂过程进行了原位观察。结果发现微裂纹主要萌生于基体中，而非界面处，微裂纹主要在基体中及近界面的基体中扩展。在裂纹扩展过程中，YAl2颗粒对裂纹的扩展具有一定的阻碍作用。YAl2颗粒参与变形与断裂，对基体表现为软约束。YAl2颗粒对基体的“软”约束、对裂纹的阻碍及YAl2颗粒对基体的强化等三种综合作用的结果提高了复合材料的强韧性。 为了进一步分析增强体特性对复合材料细观力学特征的影响规律，本文采用有限元方法，模拟了屈服应力及弹性模量不同的增强体周围的应力场情况，分析了采用不同强度和模量的增强体对复合材料细观力学特征的影响。模拟结果表明：增强体在材料拉伸过程中能否发生屈服，将影响到复合材料的微观应力场，改变了最大应力出现的位置，最终影响了裂纹萌生的位置和扩展速度。对于增强体的选择在保证其承载作用充分发挥的同时，不必追求过高的强度指标。