氧化铝基陶瓷材料断裂韧性的测量与评价

《氧化铝基陶瓷材料断裂韧性的测量与评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第"#卷第0期硬质合金"$$%年!"月!"#$"&%"$0&’(’%)’*&+,-.*’!"#$"$$%"!!!!"!!"分!析检!测!!"氧化铝基陶瓷材料断裂韧性的测量与评价!"李大梅尤显卿许育东刘宁石敏!合肥工业大学材料科学与工程学院"合肥""#$$$%#摘要用压痕法和单边切口梁法测量了氧化铝基陶瓷材料的断裂韧性"对这两种方法所测得的结果进行了分析对比"确定了最适用的压痕法计算公式$研究发现"原料粉末的起始粒度对用压痕法计算材料&’(的最优公式选择并无影响"但对材料的断裂韧性及抗弯强度有不同程度的影响"亚微米第二相增强微米基体的材料综

2、合力学性能最佳%)*+的加入使,-".#!)*(基体材料的断裂韧性有所增加%在较小的压痕载荷下计算出的材料的断裂韧性值更接近实际%在用不同的公式计算同一材料的断裂韧性值时"断裂韧性值与压痕载荷之间有相似的关系曲线$关键词断裂韧性压痕法单边切口梁法氧化铝基陶瓷绝大部分工程陶瓷材料断裂方式为脆性断裂"7;"3高跨比9:<;!:0的条件下"由边界配位法得到其断裂行为较好地符合线弹性力学所要求的裂纹尖的&’(近似表达式为&#:"端平面应变条件$预测结构材料的力学性能所必需&’(;=<:79+>?@:AB?!C的一个重要参数是断裂韧性$断裂韧性&’

3、(是描述式中"=为试样所承受的外加载荷"<为三点弯材料瞬间断裂时的裂纹尖端临界应力强度"即瞬间曲跨距"@为切口深度">?@:AC为试样的几何形状因102断裂裂纹扩展阻力"是’型裂纹系统所能承受的外子"由下式给出&>?@:AC;"D%?@:AC!:"E0D8?@:AC#:"F"!D/?@:AC4:"E#GD8?@:ACG:"F#/DG?@:AC%:"加应力场强度的极限值"在数值上等于’型裂纹所在平面上材料的连结单元间的连接力在裂纹尖端处压痕法’’H法#是在I*JKLMN硬度测定的同时"引起的应力场强度的负值"即材料的本征韧性)1!!02$由

4、压痕及其四角产生的裂纹长度,6及维氏硬度O1!302值求得&的方法1"2-目前"压痕断裂已经被确立为陶瓷材料断裂韧性的评定方法主要有单边切’(1G2口梁法"山形切口法"压痕法"双扭法"双悬臂梁法和决定陶瓷断裂韧性的一种简单且重要的技术$压痕压痕强度法等$它们有助于建立更可靠的测量陶瓷断裂机理的出现给分析陶瓷对受约束的尖锐接触点1/2断裂韧性特征的基础$很长一段时间以来"这些方法的明显复杂的形变:断裂反应提供了一个基础$在中没有哪一个被优先选用"因为它们中的每一个都固体中"由I*KLMN压头引起的裂纹模式可以分为两有明显的缺点"这限制了它们

5、的应用142$由于直接压种截然不同的裂纹系统$一种是中位裂纹系统"由两痕法和单边切口梁法较其它测试方法具有试样尺寸个半月形裂纹组成%另一种是=@-PQR*NS裂纹系统"小)试样加工及操作简单迅速的优点"而对具有低的由四个半椭圆形裂纹组成$对大多数有低的断裂韧&值的脆性材料尤其有用1#302*所以本次实验就选取性值的陶瓷而言"通过I*JKLMN压痕法只有中位裂纹’(1%2这两种方法测量氧化铝基陶瓷材料的&’(值*系统可以得到明显的发展$对于不同形式的裂纹"单边切口梁法!56+7(通常被认为是一种研究计算&’(的公式不同"即使对于同种类型的裂

6、纹"也得较为成熟的测量方法182*对于陶瓷材料断裂力学研有数种不同的计算方程提案$这种方法的最大优点究中常用的三点弯曲56+7试样"在试样高宽比9:是用小试样即可测试"即在测I*JKLMN硬度的同时获!!!!作者简介&李大梅"女’!%/$!("合肥工业大学硕士研究生$(%-%(硬质合金第!"卷表’实验材料的制备工艺试样成分试样微米级粉末L[I)N亚微米A纳米级粉末O[I)N热压工艺&热压温度’热压压力#热压时间Q序号*+%,-./#*+%,-./#./0*’Z(-(’Z((()-(JKC#6(5/G*%Z(-(’67((#-(JKC#

7、6(5/G*--(Z(’67((#-(JKC#6(5/G*1Z(-(’67((#-(JKC#6(5/G*7Z(’7’7’67((#-(JKC#6(5/G得!"#值!可谓一举两得!缺点是测得的!"#值随材料形状对压痕韧性测试结果的影响问题!直接采用$%&的性质不同会产生一定的误差!导致了这些方程的*GHI/H等人提出的适用于半饼状压痕裂纹系统的公$’’&应用有一定的局限性!计算出的!"#值有时会有很大式进行压痕韧性计算"将所得数据代入计算公式差异!因此正确选用压痕方程!找出适合特定材料的&%’%&F’!求得!"#值"压痕方程就成为影响!值准

8、确度的关键$’(&"表%压痕法计算断裂韧性的公式"#本文的目的在于综合评价和分析压痕法及单边公式参考文献O%N!4()(Z%7KR’)7"#(D$Z&切口粱法测得的氧化铝基陶瓷材料的!"#值!