(Ce,Mg)-PSZ陶瓷材料的力学性能和显微结构

以 10mol%MgO -PSZ为基础 ,研究了添加 5 .7mol%、7.4mol%和 9.1mol%CeO2 的 (Ce,Mg) -PSZ陶瓷的力学性能和显微结构。实验结果表明 :材料的耐高温老化性随CeO2 含量的增加而增强。微观结构分析证实添加CeO2后高温时PSZ材料发生css-ZrO2 →t-ZrO2 +MgO分解 ,延缓了css-ZrO2 →m -ZrO2 +MgO分解。同时CeO2 和MgO有效地稳定了c -ZrO2 和t-ZrO2 。     

界面层对TiC/TC4复合材料力学性能的影响

TiC/TC4复合材料在航空航天领域有广阔的应用前景,在加工制造过程中,增强体SiC纤维和Ti合金基体会发生界面反应,严重影响复合材料的宏观力学性能。为研究界面层对TiC/TC4复合材料力学性能的影响,采用正四方形RVE模型模拟复合材料细观受力情况,并进行有限元计算分析,分别研究单胞模型在4种单向载荷下的力学性能和失效载荷大小,得到复合材料的失效模式。重点研究了界面层厚度对复合材料细观模型力学性能的影响,综合考虑界面层厚度对界面结合强度值和裂纹对复合材料性能的影响,确定反应层厚度控制在1μm附近最合适,与实际制造时所选取的界面厚度区间一致,可以作为复合材料加工时界面层厚度的参考理论依据。     

Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹自愈合研究进展

陶瓷材料对裂纹的敏感性极大地限制了其使用范围,裂纹愈合处理可以恢复材料强度,提高可靠性,延长使用寿命。综述了Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹自愈合研究进展,对Al_2O_3基陶瓷材料裂纹愈合机理,裂纹愈合效果的影响因素,以及裂纹愈合后材料的相关性能变化进行了系统地总结与分析,并对Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹愈合领域急待解决的问题进行了探讨。     

纤维含量对C_f/SiC复合材料力学性能和断裂机理的影响

为实现碳化硅复合材料减重和增韧的双重目的,以Al2O3和Y2O3为烧结助剂,利用真空热压烧结工艺制备了短切碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:烧结过程中,烧结助剂Al2O3、Y2O3之间发生化学反应,促进液相烧结,形成晶界间的次晶相YAG(3 Y2O3.5Al2O3),有利于提高复合材料的断裂韧性;在较高烧结温度下,碳纤维、烧结助剂与基体间发生反应,形成较强结合界面;纤维拔出、裂纹偏转和晶粒桥联是碳化硅陶瓷的主要增韧机制。     

工程陶瓷磨削加工性评价的有向图和矩阵法

提出一种工程陶瓷材料磨削加工性综合评价的新方法。应用有向图理论,以材料磨削加工性属性为顶点,以各属性之间的相互关系为边,建立陶瓷材料磨削加工性评价的有向图模型。根据有向图模型,建立磨削加工属性矩阵,并由矩阵的积和式函数计算出材料的磨削加工性指标,从而判断材料的磨削加工性。选择陶瓷材料的硬度、断裂韧性和弹性模量三个力学性能参数作为磨削加工属性,根据所提出的评价方法,对4种典型工程陶瓷材料的磨削加工性进行评价,并根据磨削加工性指标进行排序。通过磨削实验验证评价结果,有向图模型可以综合考虑多种属性及属性间的相互关系,可对陶瓷材料的磨削加工性做出正确、完整的评价。     

Ti/Al3Ti叠层复合材料冲击损伤建模及失效分析

针对Ti/Al_3Ti叠层复合材料的冲击损伤问题,建立具有界面层的Ti/Al_3Ti叠层复合材料有限元模型。基于仿真技术模拟Ti/Al_3Ti叠层复合材料受子弹冲击时的界面损伤过程,分析冲击载荷作用下Ti/Al_3Ti两相间界面损伤对材料失效形式的影响。结果表明:在Ti/Al_3Ti叠层复合材料被子弹冲击后,表面Ti层剥离较严重,产生径向裂纹及花瓣形开裂等失效形式;在拉伸波作用下,脆性相Al_3Ti产生放射性损伤,同时界面层遭到破坏,导致Ti层和Al_3Ti层发生脱层;随着子弹速度的降低,位于靶板底端的材料塑性变形增加,子弹击穿靶板后,靶板背面材料发生显著的花瓣形变形。     

离子注入改进陶瓷表面可焊性机理分析

进行了Ni+( 1 3 0keV)、Ti( 1 50keV)离子注入Al2 O3(质量分数为 85% ) -ZrO2 (质量分数为 1 5% )陶瓷表面改性试验 ,对改性陶瓷材料表面进行了X -光衍射谱物相分析、表面导电性分析以及与不锈钢材料的非活性钎焊性能分析。结果表明 ,注Ni+和注Ti+陶瓷表层导电性未发现明显变化 ,而注Ti+的陶瓷表层材料在注入剂量达到3× 1 0 17ions/cm2 时其导电性有明显的提高 ,这是由于在陶瓷材料表层生成的钛氧化物的导电性较高的原故。离子注入确实可以显著提高陶瓷材料的可焊性 ,但提高陶瓷材料表面导电性并不是提高其钎焊性能的主要因素。     

Ultrasonic Vibration Turning of Ceramic Materials 一An Experimental Study

进行了超声振动车削与普通车削、磨削加工陶瓷材料的对比试验研究。结果表明，振动车削可明显地提高陶恣加工表面的质量，有效地消除普通车削，磨削中所形成的表面微裂纹，因此是陶瓷精密加工的一种新方法。     

涂层断裂韧性的声发射辅助拉伸测量方法

涂层的断裂韧性与界面结合强度是表征涂层／基体材料体系力学性能的重要指标。但如何准确地测量涂层的断裂韧性和强界面结合的涂层／基体材料体系的界面结合强度至今仍存在困难。以铬涂层／钢基体材料为对象，采用声发射和显微镜实时动态检测技术与拉伸实验相结合的方法，探索了铬涂层的断裂韧性以及铬涂层／钢基体的界面剪切强度。根据相关力学模型和实验测量结果，得到铬涂层在室温下的断裂韧性为27. 41 J／m2．同时，发现在铬涂层裂纹饱和后界面开裂都未发生，获得了该种材料体系界面剪切疆度的一个下限值。     

基于细观参数的HTPB推进剂粘接界面损伤演化数值模拟

为了研究加载角度对三组元端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂粘接界面细观失效机理的影响,使用微CT对单轴拉伸过程中的粘接界面进行原位扫描与重构,表征其损伤演化过程,然后将细观结构参数与损伤变量引入内聚力模型,得到不同加载角度下粘接界面的细观损伤演化过程。结果表明,粘接界面高氯酸铵（AP）颗粒的初始脱湿主要从靠近界面的弱界面层开始,方向沿界面的剪切分力方向。界面破坏形式与剪切角度有关,合力与界面的角度越小,裂纹越容易扩展至推进剂/衬层界面,反之裂纹扩展更容易发生在AP颗粒间。通过与CT试验结果对比,从失效模式与载荷位移关系验证了计算结果的准确性,揭示了不同加载角度下推进剂粘接界面结构的损伤演化规律。     

陶瓷材料破坏过程中的声发射源定位方法

大多数研究者利用声发射检测陶瓷损伤断裂现象时,主要通过声发射参数分析陶瓷破坏过程,但该方法无法对陶瓷内的裂纹位置进行定位。鉴于该情况,对Geiger算法的初值选择问题进行优化,将优化后的Geiger算法应用于二维平面定位、三维空间定位实验,并计算了该方法的定位精度,即：在200 mm×200 mm的平板上,声发射源定位平均误差为1.641 mm;在50 mm×50 mm× 100 mm的立方体上,声发射源定位平均误差为3.47 mm. 其中材料的性质,声发射检测系统精度以及定位算法本身都是产生的误差的原因。实验研究了AD95(95%)氧化铝陶瓷压缩破坏过程中的声发射特性,利用优化后的Geiger算法对材料压缩破坏过程中的声发射源进行空间定位,定位结果和陶瓷实际断裂位置一致,该方法可用于分析陶瓷内部裂纹扩展过程。     

起始粉末粒径对Al2O3-TiC陶瓷力学性能的影响

热压烧结制备了Al2O3和Al2O3-TiC复合陶瓷。研究了起始粉末粒径对Al2O3-TiC复合陶瓷力学性能的影响。试验结果表明,添加TiC显著地提高了氧化铝陶瓷的力学性能,σf和K1c分别提高了70％和90％。其中大颗粒TiC对氧化铝陶瓷的增韧尤为有利,其裂纹偏转增长了扩张路径,提高了材料的断裂抗力。     

磨削对结构陶瓷缺陷区域的损伤作用

陶瓷缺陷区的加工损伤是导致材料失效的主要原因之一。本文通过对 Al2 O3 、Si3 N4 和 Mg-Zr O2 结构陶瓷的磨削试验研究 ,分析了磨削对气孔、疏松及晶粒间界这类缺陷区域的损伤作用。结果表明 ,磨削对晶粒内小气孔和大气孔区域的损伤作用都很小 ;而在疏松及晶界区域会产生危害明显、尺寸较大的塌坑和磨削微裂纹。     

超声辅助磨削陶瓷材料的裂纹产生与扩展仿真研究

基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂纹;随着冲击速度的增大,工件材料受冲击部位周围的局部崩碎现象明显减少,产生侧向裂纹时磨粒压入工件的临界深度减小,而产生径向裂纹时的临界深度无明显变化。磨粒压入工件的深度增加,观察两种裂纹的扩展情况发现:冲击速度提高,侧向裂纹扩展速度变慢、尺寸减小,而径向裂纹则无明显变化。证实了随着冲击速度的提高,即超声效果加强时,工件的塑性域去除范围增大,但不会引起表面层损伤增大,最终表面质量得到提高。     

金属与陶瓷界面波阻性能与材料状态关系研究

利用一维Hopkinson压杆实验装置做应力波发生源在陶瓷装甲钢复合结构中产生应力波 ,用应变片测量陶瓷与不同回火状态装甲钢间界面反射和透射应力波的能力。结果发现 ,不同状态的装甲钢具有不同的反射和透射应力波的能力     

HR2钢动态损伤与层裂的微观机理

利用轻气炮加载和样品软回收技术,对HR2钢进行了试验,获得了软回收层裂样品。通过对软回收样品进行电子显微镜观察以及金相分析,将材料微观组织变化、破坏模式与相应的宏观力学破坏模式相比较,深入研究了这一材料的动态损伤与断裂机理。结果表明:在低速冲击下,HR2钢的变形是以孪生为主、滑移为辅的塑性变形,并未发生断裂;在高速冲击下,其变形是孪生和滑移的组合变形,断裂则是由沿晶界产生微孔洞、微裂纹并汇合形成大裂纹和少量穿晶断裂相混合引起的。     

以RDX为基的浇注PBX力学性能与本构模型

为研究一种黑索今(RDX)基浇注高聚物粘结炸药(PBX)的力学性能与本构模型,利用INSTRON材料试验机及改进分离式Hopkinson压杆(SHPB)进行了准静态和动态单轴压缩实验,获得了材料在10-4~10-2s-1及843~1490 s-1应变率范围内的应力-应变曲线。结果表明:该浇注PBX的变形过程分为线性段、强化段和软化段。准静态加载下该浇注PBX具有明显的应变率效应,其弹性模量、压缩强度、临界应变与相对对数应变率之间近似呈线性关系;而在实验应变率范围内,动态加载下特别是加载初期应变率效应不明显,同时发现其破坏准则由应力控制,材料在12MPa附近发生破坏。借鉴推进剂及橡胶材料本构关系的研究结果,分别提出了能描述浇注PBX一维动、静态压缩力学行为的率相关本构模型,该模型与实验结果误差小于10%吻合较好。     

低温下叠氮聚醚推进剂冲击损伤特性与动态力学性能

利用仪器化落锤冲击试验机在-40℃下对叠氮聚醚推进剂进行了冲击加载模拟实验,通过X射线微层析成像技术(X-μCT)表征了推进剂的冲击损伤特性,并采用动态力学分析研究了叠氮聚醚推进剂在不同加载频率下的动态力学性能。结果表明,叠氮聚醚推进剂动态力学参数表现出显著的加载频率依赖性,当加载频率由1 Hz增大至20 Hz时,其玻璃化转变温度由-38.1℃升高至-23.1℃;相应测试条件下,推进剂试样在冲击加载能量不低于2 J时发生断裂,未冲断推进剂无宏观裂纹产生,但其内高氯酸铵(AP)颗粒已部分破碎;被冲断试样冲击曲线中包含不稳定裂纹扩展过程,表明叠氮聚醚推进剂在低温下具有一定的脆性材料特征,推测其损伤模式为含缺陷的AP颗粒首先发生穿晶断裂,初始微裂纹扩展于基体中并相互贯通扩大,最终导致试样断裂。     

氟金云母陶瓷钻削参数对刀具磨损的影响

通过氟金云母可加工陶瓷钻削试验,测试钻头主后刀面磨损宽度,计算材料去除体积。以单位材料去除体积的刀具磨损量(VB/V)为考查对象,通过单因素试验法讨论了刀具材料、冷却条件、主轴转速、钻头角度等加工参数对刀具磨损的影响。试验结果表明:刀具材料主要影响切削过程,氟金云母陶瓷钻削加工中,不宜选用高速钢钻头;冷却条件对刀具磨损率影响比较显著,加工过程中应采取必要的冷却措施;当主轴转速3 000相似文献