鎢絲體積分數對試樣拉伸性能的影響

如圖所示為鎢絲−鎳複合電鑄層的抗拉強度與鎢絲體積分數的關系。由下圖可知，不管是使用脈沖電流還是直流電流，複合電鑄層的抗拉強度均隨著鎢絲體積分數的增加而大致呈線性增加，但是當纖維體積分數大於45%後，複合電鑄層強度開始降低。

在纖維−金屬複合電鑄層中，纖維具有很高的強度和模量，是複合電鑄層的主要承載體，金屬基體主要起固定纖維、傳遞載荷和部分承載的作用。顯而易見，隨著纖維的大量加入，複合電鑄層強度應該明顯提高。圖4中的兩條直線為理論計算值。已知纖維強度為σf，體積分數為φf，根據複合法則公式，理論上可以計算出複合電鑄層在纖維增強方向上的強度(σc)，公式如下：

其中：φm 為基體金屬的體積分數；σm 為基體金屬的強度。

由上圖公式可知，複合電鑄層的強度σc與纖維體積分數φf呈線性增加。但是，從圖1中可以看出，複合電鑄層的實際強度隨著鎢絲體積分數的增加與理論計算值的偏離越來越大。因為上圖公式只反映了最理想的狀態，沒有考慮纖維排列的不整齊、纖維本身強度的離散性、殘餘應力、結合強度以及內部的孔隙的影響，實際測量的結果會偏低。本實驗中主要是在高W纖維體積分數情況下，複合電鑄層出現的大量孔隙影響了其強度。因為在電鑄的過程中，隨著纖維體積分數的增加，鎢絲排列必定越來越緊密，間隙太小導致底層電場減弱，因此，鎢絲周圍沉積的鎳減少。嚴重的地方電場徹底被屏蔽，出現孔隙，極大地降低了強度。