电瓷材料显微结构与力学性能的研究

系统地研究了气孔率、晶相量和晶相种类对电瓷材料弯曲强度、冲击弯曲强度、断裂韧性、弹性常数的影响 ,结果表明 ,电瓷材料可以按脆性颗粒增强玻璃复合材料来处理。在此基础上建立了电瓷材料力学性能与显微结构因素的定量关系 ,揭示了电瓷材料的强度和断裂韧性与晶粒大小的关系存在相反的趋势。还研究了电瓷材料在静载和交变载荷下的疲劳现象 ,结果表明 ,电瓷材料存在疲劳现象和疲劳极限 ,动疲劳极限低于静弯曲强度的 70 % ;电瓷材料的静疲劳和动疲劳存在相似的关系     

电瓷材料断口分析与失效机制

用金相断口分析的方法，从宏观和微观两方面对电瓷材料在动疲劳、静疲劳和静弯曲条件下的断裂特征进行了分析比较；指出疲劳裂纹起因于表面缺陷和气孔；电瓷材料裂纹一般绕过石英和刚玉晶体，沿玻璃相和莫来石相扩展。     

氧化焰烧成铝质高强度电瓷显微结构分析

通过实验,证明了氧化焰烧成铝质高强电瓷是可行的,并通过XRD、SEM等手段对电瓷的显微结构进行了分析。结果表明,晶相组成与分布、晶粒形状与尺寸、气孔及玻璃相是影响铝质电瓷材料强度的主要因素。     

铝质高强度电瓷显微结构与强度关系的研究

系统地分析了铝质高强度电瓷中晶相、气孔、裂纹等显微结构对电瓷强度的影响 ,并研究了原料、配方及生产工艺与电瓷显微结构的关系。结果表明 ,材料的显微结构是决定电瓷强度高低的关键因素 ,而原料、配方和生产工艺又决定了电瓷材料的显微结构。因而 ,从原料着手 ,通过配方和生产工艺的改进来优化设计瓷显微结构是提高产品强度的有效途径。     

我国电瓷材料的组成、性能及显微结构

整理和统计分析了80年代以来我国在电瓷材料方面所进行的大量性能试验研究结果、相应产品特性以及制造工艺上的特点;在此基础上评述了我国主要电瓷材料的组成类型、性能水平和显微结构特征、产品性能与制造工艺的关系,并提出了改进电瓷材料特性和产品性能的几点意见.     

绝缘子瓷件物相分析测试及计算方法优化

对于电瓷材料，直接用K值法对X射线衍射(XRD)图谱进行物相定量分析，得到电瓷中的刚玉相、石英相、莫来石相以及玻璃相的含量与实际值会存在较大差距。针对这一问题，在分析电瓷内部各物相化学组成特点的基础上，结合XRD和化学成分分析结果，对电瓷中物相的分析测试及计算方法进行优化，最后用化学腐蚀试验对计算结果进行验证。结果表明，优化后的电瓷物相分析测试及计算方法适用于电瓷材料的物相定量分析。     

纤维增强MDF水泥材料的研究

本文采用正交试验优选了钢纤维，中碱玻璃纤维，碳纤维和聚丙烯纤维增强ＭＤＦ水泥材料的制备工艺参数，研究了碳纤维表面改性对其增强效果的影响。结果表明：采用纤维增强能够提高ＭＤＦ水泥的抗弯强度，断裂韧性和耐水性能；对碳纤维的表面改性有效提高它对ＭＤＦ水泥的增强效果；在几种纤维中，钢纤维对提高ＭＤＦ水泥的抗弯强度和断裂韧性的作用最大，中碱玻璃纤维和表面经氧化＋偶联处理的碳纤维对改善ＭＤＦ水泥的耐水性最显著     

环形预制裂纹小冲杆试样评价脆性材料断裂韧性的研究

针对石油化工、核电等行业服役设备的材料脆化和性能劣化导致设备失效的问题,提出了一种评价在役设备材料性能的新方法。用环形缺口预制裂纹试样进行脆性材料的小冲杆试验,结合有限元模拟获得的回路J积分曲线,最终得到材料的断裂韧性值,J积分为46.18kJ/m2,并与标准CT试样试验得到的断裂韧性值进行比较,2种结果基本一致。环形预制裂纹小冲杆试样可以评价材料的断裂韧性。     

电瓷材料显微结构与力学性能的研究(续三)

(上接《电瓷避雷器》2000年第5期第14页)4.4　电瓷材料力学性能间的关系综合(14)式、(41)式和(43)式可以得到电瓷材料的强度判据:σb=1Y2E0e-2p[γ0+K1(Ep-Em)+K2Δα2ΔT2EpEm(Ep+Em)RVp/Vg].3VP/4R(1-VP)(48)　　此式综合了气孔率、晶相种类、晶相量、晶粒大小和玻璃相各种显微结构因素对电瓷材料的强度和断裂韧性2Eγ的影响,其中E0可由(19)式求出。断裂韧性的表达式:　　KIC=2Eγ=2E0e-2p[γ0+K1(Ep-Em+K2Δα2ΔT2EpEm(Ep+Em)RVp/Vg](49)比较(48)式和(49)式可以看出,高弹性模量的晶相和高晶相含量可以得到高的强度和韧…     

普通电瓷增强增韧研究

整理分析了现代陶瓷增强增韧方法、机理及特点,总结了电瓷配方经验.在此基础上探讨了普通型长石硅质电瓷增强增韧途径,提出了不改变普通电瓷晶液相组成,而模拟相变及裂纹弯曲增韧机理,使普通电瓷增韧增强.提供了电瓷K_(IC)值测试方法,同时与生产上普通瓷的K_(IC)值进行了对比.     

层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究

 层理、裂隙等结构面的存在是实现页岩气藏储层体积改造的前提。为分析层理对页岩水力裂缝扩展的影响,在各向异性材料裂纹尖端应力场分布特征的基础上,开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验,研究页岩断裂韧性的各向异性特征,并揭示其断裂机制的各向异性,进而根据真三轴条件下页岩水力裂缝的延伸规律,探讨了层理在页岩网状压裂缝形成过程中的重要作用,结果表明：(1) 各向异性材料裂纹尖端的应力场和位移场不仅由应力强度因子决定,还与材料的弹性常数有关;(2) 切口与层理呈crack-arrester,crack-divider和crack-splitter三种方位时,页岩断裂韧性在crack-arrester时最大,crack-splitter时最小,各向异性显著,而层理面开裂和断裂路径偏移是引起断裂韧性各向异性的主要原因;(3) 页岩层理的弱胶结作用使其断裂韧性较小,阻止裂纹失稳扩展的能力较弱,而在垂直层理方向,断裂韧性较大,阻止裂纹扩展的能力较强,当水力裂缝垂直层理扩展时,在弱层理面处会发生分叉、转向,且在继续延伸的过程中会进一步沟通天然裂缝或弱层理面而形成复杂的裂缝网络,达到体积压裂。研究结果可为深入认识页岩气藏储层体积压裂形成条件及机制提供一定参考。     

电瓷材料介电性能的几个影响因素

讨论了气孔相，晶相及分布状况和玻璃相对电瓷材料介电性能的影响，认为影响电瓷材料介电强度的主要因素是材料在外加电场中，内部电场分布的均匀性。     

稳定和提高铝质电瓷机械强度的途径

分析了影响铝质电瓷材料机械强度的一些因素,通过试验研究,提出了在生产中提高铝质电瓷机械强度,降低其分散性的措施。     

支柱瓷绝缘子裂纹数值建模及应力强度因子研究

针对瓷绝缘子等复杂几何模型中三维裂纹建模困难的现状,提出了一种新型的三维裂纹实体数值建模法,通过平板半椭圆形表面裂纹应力强度因子的数值解和理论解的对比分析,验证了提出的裂纹实体建模法的有效性。基于有限元理论,建立了支柱瓷绝缘子的数值仿真模型,计算了瓷绝缘子在无缺陷状态下的应力分布情况,应用本文的裂纹建模法建立了瓷绝缘子的表面裂纹,分析了瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子随裂纹尺寸以及裂纹所在位置的变化规律,获得了易导致断裂的危险裂纹尺寸和裂纹危险分布区域,为电力系统中瓷绝缘子的运行维护提供理论指导和技术支持。     

电瓷材料的亚临界裂纹扩展

用恒载荷双扭方法,在不同环境条件下,研究了电瓷材料亚临界裂纹的扩展,测得的K_I-V曲线呈现出典型的三个区域:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。第Ⅰ区域中的K_I-V曲线未延伸到裂纹扩展速度小于10~(-6)m/s的低应力区。低应力区的裂纹扩展随时间的增长而减速,直到停止。这种现象可用应力腐蚀极限和阻止裂纹扩展的非均质瓷的显微结构加以解释;根据测得的数据,本文还讨论了瓷材料的寿命预测,并把瓷的和钠钙硅酸盐玻璃的延期破坏作了比较。     

普通水泥胶合剂的强度和体积变化

用普通水泥胶装电瓷,国内外已有几十年的历史了,由于水泥胶装具有强度高,在大气中稳定,胶装工艺简易,成本低廉等优点,目前仍然大量用于电瓷生产,是制造高低压电瓷不可缺少的结构材料。在电瓷胶装中,水泥的选择、储存,胶合剂的配方,硬化工艺条件,胶合剂表面的处理均影响电瓷的机电性能、使用寿命和老化率,直接影响到输配电线路和电     

关于加气混凝土断裂行为的研究

在本研究中对加气混凝土梁在不同初始裂纹相对长度、不同高度以及不同体积比例等情况下的断裂韧性、断裂能以及载荷-裂纹口张开位移-裂纹尖端张开位移-裂纹尖端前沿区若干测点张开位移全曲线进行了系统研究。结果表明，加气混凝土是断裂敏感的，断裂韧性值不决定干初始裂纹长度，对于大尺寸试件，所测断裂能和断裂韧性值符合方程KIC^2=EGF，已成为有效值。     

混凝土抗折强度尺寸效应的试验研究

为研究强度等级变化对混凝土材料抗折强度尺寸效应的影响,完成54组试件的抗折试验,获得试件尺寸为70 mm×70 mm×310 mm、100 mm×100 mm×400 mm和150 mm×150 mm×550 mm,强度等级为C20、C40以及C60混凝土试件的抗折强度。通过对试验结果进行回归分析,得到不同强度等级、不同尺寸试件抗折强度之间的关系。对混凝土抗折强度的尺寸效应进行较系统研究,并应用Bazant尺寸效应理论和在光滑表面裂纹起裂处失效的尺寸效应理论分析材料尺寸效应现象。结果表明:各强度等级的混凝土试件均存在尺寸效应现象;强度等级提高,试件的尺寸效应越明显;Bazant基于能量释放引起的尺寸效应理论和在光滑表面裂纹起裂处失效的尺寸效应在本尺寸范围内与试验结果吻合较好,但不适用于全尺寸范围;提出的基于能量释放的修正尺寸效应率能够较好地适用于混凝土抗折强度尺寸效应的预测。     

基于近场动力学方法的多孔材料单轴拉伸断裂韧性研究

基于近场动力学方法模拟了单刃缺口多孔材料的单轴拉伸试验,通过与文献数据对比验证了数值模拟方法的有效性,对孔隙率为3%～15%的多孔材料进行模拟,得到了其断裂韧性的变化规律,并分析了其增韧机理.结果表明：在单轴拉伸作用下,多孔材料的断裂韧性随着孔隙率的增加先增大后减小,在孔隙率为12%时达到峰值;在单轴拉伸过程中,局部孔隙吸引导致的主裂纹偏转和次裂纹萌生是多孔材料断裂韧性提升的主要原因.     

类岩石材料表面裂纹复合型断裂准则探讨

 开展含表面裂纹的类岩石材料试件的直接拉伸试验,分析表面裂纹倾角对试件峰值强度及破坏过程的影响。由于倾斜表面裂纹处于I,II,III复合变形状态,为了进一步研究表面裂纹的断裂判据,利用断裂力学软件计算半圆形表面裂纹前缘的应力强度因子,分析表面裂纹前缘3种应力强度因子的变化规律。根据最小应变能密度准则、最大应力准则以及改进的最大应力准则分别预测半圆形表面裂纹的起裂角,并与前述试验结果进行对比,结果表明,考虑III型应力强度因子影响的改进的最大应力准则预测的起裂角与试验结果更接近。