陶瓷材料的韧化及其增韧机理(一)——ZrO_2增韧陶瓷的研究进展

本文根据近十多年世界各国材料科学工作者为提高陶瓷韧性进行的大量工作,综述了ZrO_2、Al_2O_3-ZrO_2增韧陶瓷与增韧机理,其中包括相变增韧、微裂纹增韧、裂纹弯曲和转向增韧、残余压应力增韧;分析了ZrO_2增韧陶瓷的韧化设计原则、存在问题及改进措施。     

SiC_W/Al_2O_3陶瓷复合材料的力学性能与增韧机理

研究了热压烧结SiC晶须(SiC_W)增韧Al_2O_3~-陶瓷复合材料的力学性能及增韧机理。结果表明:复合材料的维氏硬度,抗弯强度,断裂韧性及弹性模量均比纯Al_2O_3~-陶瓷有明显的提高,而且随着SiC_W含量的增加均连续提高。当SiC_W加入量达30vol％时,维氏硬度,抗弯强度,断裂韧性及弹性模量分别由基体的14.6GPa,235MPa,4.7MPam~(1/2)和401GPa提高到18.7GPa,634MPa,8.0MPa·m(?)和454GPa。弯曲断口形貌及裂纹扩展途径观察结果表明:晶须拔出桥接与裂纹偏转是主要的补强增韧机制。     

纤维增强陶瓷基复合材料的研究及其在航空航天领域的应用

本文介绍纤维增强陶瓷基复合材料的研究动态及应用。对适合作陶瓷增强物的几种纤维及晶须进行了介绍,论述了几种高温结构陶瓷复合材料的制备工艺,并对陶瓷基复合材料作为飞行器结构材料的应用前景作了分析,对陶瓷基复合材料研究中存在的主要问题和今后的研究动向进行了简要的讨论。     

SiCw/BAS玻璃陶瓷基复合材料的显微结构与力学性能

研究了热压SiCw/BAS复合材料的六方 -单斜晶型转变、显微结构与力学性能。结果表明 ,复合材料中SiC晶须的存在阻碍单斜钡长石晶种促进六方 -单斜晶型转变 ;SiC晶须能显著改善BAS玻璃陶瓷基体的力学性能。增韧机制主要是裂纹偏转和晶须断裂 ,增强机制主要是载荷传递。另一方面 ,SiC晶须 /基体界面存在的玻璃相不利于晶须拔出和桥接增韧效应 ,玻璃相的高温软化降低复合材料的高温强度。     

Al2O3基陶瓷材料的强韧化研究进展

Al2O3的脆性极大地限制了其使用范围。综述了Al2O3增韧的几种方式及其机理,主要包括自增韧、颗粒弥散增韧、晶须(纤维)增韧、相变增韧和复合增韧。由于采取单一的增韧手段已不能制备出满足各种需求的材料,复合增韧将是Al2O3基陶瓷材料增韧的最主要的手段,采用纳米颗粒增韧技术制备纳米陶瓷是该研究领域的未来发展方向。     

二硼化锆超高温陶瓷的研究进展

二硼化锆超高温陶瓷具有高熔点、高硬度、高热导率等优良性能,是一种性能优异的高温结构材料,具有广泛的应用前景。概述二硼化锆陶瓷的国内外研究进展;重点综述二硼化锆陶瓷材料的应用、制备以及烧结致密化的研究现状。     

添加剂对陶瓷复合钢管致密化的影响

添加剂对陶瓷复合钢管致密化的影响王建江赵忠民王双喜李俊寿（石家庄军械工程学院）ＳＨＳ铝热技术是利用在铝热反应中出现的氧化－还原反应放热自增殖的传播过程进行陶瓷及金属间化合物合成的一项新型技术。其中，在钢管内表面涂覆上陶瓷层，以提高钢管的耐热、耐蚀、耐...     

晶须增韧和相变增韧复合作用的机制与效果

在综述陶资材料晶须增韧和相变增韧机制的基础上，分析了晶须增韧和相变增韧复合时的相互作用，并介绍了国内外利用复合增韧法韧化氧化物陶瓷的研究结果，同时指出了存在的问题和获得优良复合增韧效果的有效途径．     

冷喷涂制备陶瓷及陶瓷金属复合涂层的研究进展

传统喷涂陶瓷粉末由于过高的喷涂温度,容易导致颗粒发生氧化、脱碳、相变、晶粒粗化等现象。冷喷涂较低的喷涂温度,避免了传统喷涂陶瓷颗粒所产生的缺陷,并且残余应力为压应力增加了涂层的耐疲劳性,使冷喷涂在制备陶瓷涂层方面独具一格。但陶瓷颗粒塑性变形能力差,导致纯陶瓷涂层颗粒之间结合强度过低、孔隙率较大,严重影响涂层质量。而通过加入金属粉末利用其较好的塑性来提高复合涂层的性能是解决以上问题的有效路径。重点阐述冷喷涂在制备陶瓷涂层以及陶瓷金属复合涂层方面的研究进展,包括粉末的制备、喷涂工艺参数、涂层的微观组织、结合机理、力学性能、电学性能和化学性能。     

轻型陶瓷复合装甲结构研究进展

针对轻型装甲车辆所受主要威胁,综述了抗小型穿甲弹(APP)和高速破片轻型陶瓷复合装甲的结构、抗弹机理和抗弹性能。详细讨论了双层陶瓷复合装甲的材料与厚度匹配、粘结层的厚度与强度和存在的主要问题;简要介绍了轻型陶瓷复合装甲的新结构和新材料,建议加强陶瓷复合靶板的边界效应、抗多次打击能力和功能梯度材料(FGM)以及金属封装陶瓷复合装甲的研究。     

碳化硅晶须增韧复合材料的研究现状

SiCW晶须由于具有极好的抗拉强度、耐高温性、抗高温氧化性能、拉伸模量等综合性能使其在航空航天、国防军工和民用等众多工业领域拥有广泛的应用前景。介绍了碳化硅晶须显微结构、性能、生长机理和制备方法;碳化硅晶须增强金属基、陶瓷基、树脂基复合材料材料的研究现状,并对SiCW晶须在增强复合材料方面的研究进行展望。     

陶瓷-金属的连接技术

介绍了陶瓷与金属连接的几种方法的机理及特点，重点讨论了对未来动力工程和先进发动机有重要意义的陶瓷与金属纳米复合粘接剂连接，钎焊连接，部分瞬间液相连接及自蔓延高温合成（SHS）连接。     

轻型陶瓷/金属复合装甲抗弹机理研究

为探讨轻型陶瓷复合装甲抗弹机理,采用弹道冲击试验研究了高速破片冲击下轻型陶瓷/金属复合装甲的冲击响应,对弹体、陶瓷面板及金属背板的破坏现象进行了物理描述和唯象分析,指出了陶瓷面板和金属背板的破坏模式,分析了陶瓷/金属复合装甲的弹道吸能机理及抗弹性能。结果表明,锥形碎裂是陶瓷面板的主要破坏模式,其宏观裂纹主要有：径向、环向及与初始表面法线方向约65°夹角向外扩展的锥形裂纹;此外还会形成与背表面法线间的夹角约为65°的倒锥形断裂面。背板的变形范围、破坏程度及破坏模式均与船用钢靶板有较大区别,当弹速低于靶板弹道极限时,背板变形模式为隆起-碟型变形,当弹速大于靶板弹道极限时,随着陶瓷面板相对厚度的增加,金属背板的破坏失效模式有：剪切冲塞失效、碟型变形-剪切-花瓣型失效、碟型变形-花瓣型失效;弹体动能主要耗散在弹体和背板的破坏与变形;弹道极限速度附近,弹体和金属背板破坏吸能量会由于陶瓷面板的相对厚度不同而不同,但他们的总吸能量可占弹体初始冲击动能的90%以上,而陶瓷面板碎裂及反冲击方向喷射的动能小于弹体初始冲击动能的10%。     

陶瓷材料的抗侵彻机理和陶瓷锥演化的数值模拟

陶瓷锥的演化在陶瓷靶抗侵彻机理中起着重要的作用.该文通过二维数值模拟研究了AD85陶瓷的损伤及陶瓷锥的形成和发展过程,建立了一种计及侵彻过程中陶瓷损伤演化的流体弹粘塑性本构模型,对陶瓷锥单元的形成提出了临界拉伸损伤和临界等效塑性应变的双重破坏准则.对陶瓷锥的形成条件和可能的力学行为也进行了分析.研究表明,靶厚对陶瓷锥的形成有重要影响.     

工程结构陶瓷的镜面加工

叙述了工程陶瓷的镜面加工技术。根据陶瓷材料的去除机理和影响去除形式转化条件的，按照优化工艺路线，实现了陶瓷圆柱表面的镜面加工。研究成果在陶瓷发动机零件的试制中得到了应用。     

陶瓷/铝合金复合装甲脱粘机理数值模拟

脱粘对陶瓷复合装甲抗多发打击有重要影响.基于已有弹道试验,应用LS-DYNA软件,采用建粘结层的方法,研究了陶瓷/铝合金复合装甲在7.62 mm穿甲弹打击下陶瓷板的脱粘问题.比较了界面应力失效准则和粘结层应变失效准则,探讨了聚氨酯粘结层的脱粘机理.结果表明,粘结失效应采用粘结层应变失效准则,脱粘的主要机理是粘结层材料的...     

SiC晶须表面化学与力学性能的研究

SiC晶须以其优异的物理和力学性能广泛应用于金属基、陶瓷基新型复合材料的制备中 ,近年来发展迅速 ,加强SiC晶须的研究与应用具有重要的现实意义。结合国内外的工作对SiC晶须的表面化学、力学性能及其复合材料的发展动向进行了详细评述     

硼韧化Ni_3Al多晶体的微观机制

本文介绍了含硼Ni_3~-Al合金形变缺陷的透射电镜分析结果。研究表明,Ni_3~-Al名义成分的微小偏差和微量硼元素对Ni_3~-Al多晶体的形变缺陷组态和堆垛层错能有着明显的影响,晶内和晶界上堆垛层错的消失以及位错可动性的增加,可能是硼能显著韧化富镍Ni_3~-Al多晶体的直接微观机理之一。     

陶瓷复合装甲的结构设计研究

运用"效-费"比原则和声阻抗原则分析陶瓷复合装甲的结构设计,并以陶瓷复合装甲防弹机理为依据,探讨陶瓷形状、尺寸、约束方法、背板硬度等工艺要素对抗弹性能的影响,论证防小型AP弹的小块陶瓷尺寸应不小于45 mm。     

液相烧结钨合金的氧富集脆化机理及韧化工艺的研究

用扫描俄歇探针（ＳＡＭ）结合真空热处理试验，研究了９５Ｗ-Ｎｉ-Ｆｅ合金的脆化 机理，发现烧结态合金中散布着氧的高浓度富集区，这是钨合金脆化的重要因素。１０００℃以 上的真空热处理可以消除氧高浓度富集区和降低界面氧浓度，使合金延性、韧性显著提高。