颗粒强化金属基复合材料等效体统计系综理论的建立与应用

界面特征和颗粒分布是颗粒强化金属基复合材料的科学重点和工程难点，其中颗粒分布问题还未形成理论，是复合材料科学发展中迫切需要解决的最根本性基础科学问题。本项目基于颗粒强化金属基复合材料中的平均场理论、界面相理论和物理学中的等效介质理论，创新性建立含界面特征的颗粒强化金属基复合材料等效体；创造性地利用随机矩阵理论交叉学科知识提出颗粒分布函数和分布均匀度概念；结合等效体、分布函数和随机矩阵理论，原创性构建颗粒强化金属复合材料的统计系综理论，用以深入研究颗粒强化金属基复合材料宏观物理性质和力学性能随界面特征和颗粒分布等因素的变化规律，探索各因素的影响，提出理论预测。该统计系综理论有望将其适用范围向更多种类颗粒强化复合材料扩展，修正以往理论模型得出的结论或提出新的观点。研究结论对颗粒强化金属基复合材料的基础理论具有重要学术价值，并为生产制备提供科学依据。

界面特征和颗粒分布是颗粒强化金属基复合材料的科学重点和工程难点，其中颗粒分布问题还未形成理论，是复合材料科学发展中迫切需要解决的最根本性基础科学问题。本项目致力于解决三个关键科学问题：1）如何在理论模型中同时考虑复合材料界面的厚度和结合强度等特征；2）如何理论描述增强颗粒在PRMMCs 中的空间分布规律和分布均匀性；3）如何构建一种理论来描述PRMMCs 宏观性能是其微观结构统计平均。围绕这三个科学问题，项目开展了四年的研究，研究工作顺利完成。项目组在本领域国际国内刊物已发表SCI收录论文10篇、EI收录论文3篇、核心期刊1篇、申请国内发明专利1项、培养博士生1名（已毕业）、硕士生11名（6名已毕业）；另外已录用待刊SCI论文3篇、EI论文3篇；审稿状态1篇。我们的工作和成果发现总结如下：.（1）利用粉末冶金方法制备了各种体积分数的颗粒强化金属基复合材料，分析界面和颗粒分布特征；.（2）利用平均场理论、界面相模型和等效介质理论，构建了界面特征参数化的PRMMCs 等效体模型。.（3）机矩阵理论中的最近邻分布函数能切实描写PRMMCs 中增强颗粒分布以及弥散强化合金中强化相的分布；.（4）PRMMCs颗粒分数增加降低颗粒分布均匀性同时界面结合强度变弱，从而影响力学性能的提高；弥散颗粒强化合金，在过时效热处理后颗粒分布均匀性降低，同时界面结合力降低，合金力学性能降低。.（5）颗粒分布均匀性和界面结合强度二者共同决定PRMMCs 和弥散颗粒强化合金性能，二者间存在交互作用。.（6）颗粒分布均匀和颗粒与基体界面结合牢固有利于强化颗粒在金属基体中的稳定性，使其达到强化效果。.研究结论对颗粒强化金属基复合材料的基础理论具有重要学术价值，并为生产制备提供科学依据。