钨丝体积分数对试样拉伸性能的影响

如图所示为钨丝−镍复合电铸层的抗拉强度与钨丝体积分数的关系。由下图可知，不管是使用脉冲电流还是直流电流，复合电铸层的抗拉强度均随着钨丝体积分数的增加而大致呈线性增加，但是当纤维体积分数大于45%后，复合电铸层强度开始降低。

在纤维−金属复合电铸层中，纤维具有很高的强度和模量，是复合电铸层的主要承载体，金属基体主要起固定纤维、传递载荷和部分承载的作用。显而易见，随着纤维的大量加入，复合电铸层强度应该明显提高。图4中的两条直线为理论计算值。已知纤维强度为σf，体积分数为φf，根据复合法则公式，理论上可以计算出复合电铸层在纤维增强方向上的强度(σc)，公式如下：









其中：φm 为基体金属的体积分数；σm 为基体金属的强度。

由上图公式可知，复合电铸层的强度σc与纤维体积分数φf呈线性增加。但是，从图1中可以看出，复合电铸层的实际强度随着钨丝体积分数的增加与理论计算值的偏离越来越大。因为上图公式只反映了最理想的状态，没有考虑纤维排列的不整齐、纤维本身强度的离散性、残余应力、结合强度以及内部的孔隙的影响，实际测量的结果会偏低。本实验中主要是在高W纤维体积分数情况下，复合电铸层出现的大量孔隙影响了其强度。因为在电铸的过程中，随着纤维体积分数的增加，钨丝排列必定越来越紧密，间隙太小导致底层电场减弱，因此，钨丝周围沉积的镍减少。严重的地方电场彻底被屏蔽，出现孔隙，极大地降低了强度。