σm=ψkicsmf^1／2和σd^—1=σ0^—1+ka^1／2对硬质合金、金属陶瓷和陶瓷kic估算的适用性

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第17卷第2期国外难熔金■与疆质挂抖2001年l2月O'ITlKIcSmf和Ud一+Ka1／2对硬质合金、金属陶瓷和陶瓷KIC估算的适用性梁场丰林宏尔(日本)摘要皋文提出了两种估算硬盾或脆性材料的断裂韧性(K)的新方法·连两种方法分别使用我们t近舡导出的两种，^、式一q,Ks。和叫一盯。_。+K．Klc(式中％——禾作人工切口斌样的抗弯强度；——状乐款}S——一十试样的总宏观断袋面面板；锄——作用在断袋译上的重大外部断袋应力；——固有断裂强度；2a——重大断裂薄直径；K——2啦一‘

2、D_。+大约与K叫成正比}p——断袋源尖端半径)。同时皋文阐明，遗两种，^、式和两种方法适用于诸如高速铜、wc16．4volc0硬盾舍仝siN‘】啕瓷和Mn-Zn慢氧体等秉些硬质或脆性材料。在皋研究中+作者阐明+上述两种套式和两种方法也适用于WC一(硬质舍仝、TiC基和T；(c，N)基仝^Ij勺竞和Al20，基】啕瓷哥其他八种硬质或脆性材料。上进毒种材料的和K值如同上述域前研完过的材料一样，通常分别均为14x10⋯In和0．70Kc。固此得出站论．即一般新的硬盾或脆性材料的Kc可根据％和S或和2B分别将v和K的兵体实验值代^上述

3、两种，厶、式或．睁正畚式进行估算。关键词断袋韧性抗弯强度断裂面面杠断裂；晕硬质夸仝仝^】啕瓷Ij勺竞1前言本文作者提出了两种估算硬质或脆性材料断裂韧性(K)的新方法。。这两种估算方法分别使用本文作者根据半理论的方法推导出的两种公式0"m一Ks”和一％+K。“。这两种公式中代号说明已在上述“摘要”中论述过。后面的和前面的公式分别基于以下现象推导出来的+即某种材料的一组试样的‰值由于其每个试样断裂源尺寸(2a)和位置的不同而具有很大的分散性+并且sr值分别随着盯岫值的增大和材料Klc值的减小而增大。实验说明．这两种公式对高速钢、WC

4、-16．4vo]％Co硬质合金和siN．陶瓷等三种硬质材料及一种Mnzn铁氧体脆性材料是适用的。这些材料的K值在2l～l+3MPa·m”。范围内在本研究中+还研究了这两种公式对诸如三种含8．2、24．6和32．8vo1％Co粘结相的WC-Co硬质合金两种TiC基金属陶瓷、两种Ti(c，N)基金属陶瓷和一种AIzO。基陶瓷等其他重要工业硬质材料的适用性．以便可根据未切口试样的％和s或和2a利用这两种公式或修正公式分别将具体测量值代入和K估算出同类普通新硬质或脆性材料的Kic值。此外，还研究了硬质合金和金属陶瓷K与粘结剂体积含量(V

5、)和粘结相平均自由程()的关系+以及各种硬质材料K与维氏硬度(Hv))的关系，因为从实践的观点来看·这些关系极其重要+而且至今为止未曾对其进行过精确的研究。2试料与实验方法21试料维普资讯http://www.cqvip.com国外难熔金属与硬质材料第17誊一t述三种研究对象所用的试料为wc—Co硬质台金、TiC基及Ti(C．N)基金属陶瓷和AlO；基陶瓷四种工业硬质材料其代号、化学成分和碳化物平均晶粒度如表1所示。同时表中还示出了以前研究。。中用过的wc一16．4volCo硬质台金的性能。至于材料代号的表示方法，则是用字母w、

6、c、N祁A来表示材料的类型和用数字来表示硬质台金和金属陶瓷中粘结剂的体积含量。硬质台金和金属陶瓷试样大小和跨距根据规定用于硬质合金的CIS026分别为8×4×26ram。和20ram，陶瓷试样大小和距跨根据规定用于高功能陶瓷的JISR1607分别为4)(3)(35ram和30ram。硬质合金或金属陶瓷和陶瓷之间试样太小及％测试方法的不同会影响公式CCm=vKSr”中的值J。但是，在和试样受力体积(V)之间存在着一种定量关系。：v“因此，即使试样大小和‰测试方法彼此不同，但可以对各种材料的结果进行比较衰1使用的材料类型殛其代号、化

7、学成分、平均晶粒度、抗弯强度(‰)范围殛其平均值和硬度(Hv)。同时还示出l；L前研究中用的WC-16．4vol~Co硬质舍金的数据①四种碳化物：Mo：C、WC、TaC和(或)NbC．其详细含量未透露。@用Felltmn法测定。2．2公式：KS，nfli2的适用性K{勇I试根据JISR1607用单边预裂纹梁(SEPB)法进行。在K测试的第一阶段，通常按照上述JISR1607在硬质合金和金属陶瓷4×26mm和陶瓷3x35ram表面维氏压痕的四个两面角处设法引入尖锐的微细裂纹。但WC一24．6volCo(W24．6)和WC一37：．

8、8volCo(W32．8)试料如同高速钢一样丽与其他试料不同，即使在490N载荷(维氏硬度计的最大载荷)下+也未产生裂纹。对于这类试料通常使用电火花线切割机(线的材料和直径分别为黄铜和00．25mm)在试样内沿其与纵轴线垂直的方向引入一个尺寸为宽0．35ram、