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贝壳珍珠层断裂过程的原位观察及其增韧机制分析
引用本文:侯东芳,周根树,郑茂盛.贝壳珍珠层断裂过程的原位观察及其增韧机制分析[J].材料科学与工程学报,2007,25(3):388-391.
作者姓名:侯东芳  周根树  郑茂盛
作者单位:1. 三峡大学机械与材料学院,湖北,宜昌,443002
2. 西安交通大学材料科学与工程学院,陕西,西安,710049
基金项目:高等学校博士学科点专项科研项目 , 教育部高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划 , 三峡大学校科研和教改项目
摘    要:天然生物材料的组织结构特征及其与性能间的关系研究对于材料的仿生设计有重要意义.本文利用扫描电镜原位观察了受拉伸载荷作用下珍珠层中裂纹的萌生及扩展方式,并结合SEM和TEM技术研究了贝壳珍珠层微观组织结构,探讨了裂纹扩展过程中的增韧机制.结果表明,珍珠层相邻片层凹凸镶嵌互补,多边形文石晶体是由纳米级颗粒构成的多晶体.裂纹偏转,有机物桥联,纤维拔出,小孔聚结等多种增韧机制在裂纹扩展过程中协同作用,都源自珍珠层独特的微观结构,并提出片层的球冠型结构是导致珍珠层具有超常韧性的机制之一.

关 键 词:珍珠层  微观组织  原位观察  增韧机制  贝壳珍珠层  断裂过程  原位观察  增韧机制  机制分析  Nacre  Toughening  Mechanism  Analysis  Crack  Propagation  Observation  冠型结构  微观结构  协同作用  聚结  纤维拔出  桥联  有机物  裂纹偏转  多晶体  颗粒构成
文章编号:1673-2812(2007)03-0388-04
收稿时间:2006-08-25
修稿时间:2006-08-252006-10-30

In Situ SEM Observation of Crack Propagation and Analysis of the Toughening Mechanism in Nacre
HOU Dong-fang,ZHOU Gen-shu,ZHENG Mao-sheng.In Situ SEM Observation of Crack Propagation and Analysis of the Toughening Mechanism in Nacre[J].Journal of Materials Science and Engineering,2007,25(3):388-391.
Authors:HOU Dong-fang  ZHOU Gen-shu  ZHENG Mao-sheng
Abstract:Microstructure of nacre is significant to understand the behavior of nacre and the biomimetic designing of materials. In the present paper the microstructure of nacre of bivalve shell is investigated by SEM and TEM. It is shown that in the nacre the neighbor aragonite laminae interpose perfectly. A aragonite tablet is polycrystal composed of nanoscale mineral islands. The in situ SEM observations of crack propagation in the nacre have been studied. The results indicate several toughening mechanisms, such as crack deflection, fibre pullout, organic matrix bridging and voids kinking, act in the nacre simultaneously, which attributes to its unique microstructure.
Keywords:nacre  microstructure  in situ observation  toughening mechanisms
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