ZrO2／NiFGM中微观残余热应力分析

陶瓷—金属FGM成分沿厚度方向变化，微观残余热应力分析对确定FGM材料体系极为重要。按球对称模型采用弹性理论进行分析，确定了微观残余热应力与陶瓷和金属相的弹性性能、在FGM中的位置的关系。结果表明，微观应力具有短程分布特点，并且在同一梯度层内最大微观应力处于相界面处。同时，通过对ZrO2／Ni FGM制备过程中的陶瓷—金属界面应力的分析表明，FGM制备过程中可能在基体中产生大量微裂纹。     

电冶钢结硬质合金DGJW50热冲击行为的研究

对DGJW50电冶钢结硬质合金进行了热冲击试验,在光学金相显微镜下观察了裂纹的形成和组织变化。实验结果表明,热冲击裂纹的形成存在孕育期,随着热冲击循环温度差值的增加和冷却速率的加快,热冲击裂纹孕育期缩短,裂纹扩展速率加快,裂纹孕育期间,缺口处形成蚀坑,且蚀坑是沿着WC/钢基体界面处分布的,随着热冲击循环次数的增加,蚀坑长大并连接成裂纹。裂纹形成以后,沿着WC/钢基体界面扩展。     

热处理对多层复合增韧涂层的微观结构及力学性能的影响

AT40陶瓷涂层与黏结层界面裂纹萌生、扩展是导致涂层失效的主要原因,制备多层陶瓷/金属低应力涂层为陶瓷涂层增韧的方法之一。利用APS（大气等离子喷涂）在Q235上制备AT40-NiAl-AT40-NiAl四层复合多层涂层并对复合多层进行热处理。使用SEM、EPMA、3PB等表征手段研究热处理对四层复合金属-陶瓷涂层的微观结构及涂层断裂韧性的影响。结果表明,热处理过程中陶瓷层-黏结层界面、陶瓷层富Al相富Ti相界面均发生了元素扩散;热处理后陶瓷层硬度增加30%,复合涂层断裂韧性提高。热处理过程中元素扩散形成的氧化物一方面在黏结层与陶瓷层之间形成钉扎效应增强黏结性,另一方面填充涂层中的孔隙、裂纹等缺陷提高涂层的硬度,降低裂纹扩展的面积从而提升涂层的断裂韧性。多层金属陶瓷沉积形成的复合陶瓷涂层及对其使用热处理的方法能有效提升AT40等陶瓷涂层的断裂韧性,对解决铁基零部件表面耐磨陶瓷容易脆断失效和扩展陶瓷涂层的应用范围提供了新的思路。     

电弧加热器环境下双连续TiB2-（Cu，Ni）复合材料的发汗冷却行为

采用粉末烧结结合浸渗法制备高体积TiB2含量的双连续81．6％TiB2／（Cu，Ni）复合材料，并利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和物相测定（XRD）对连续复合材料的微观组织形貌进行了观测，表明复合材料中陶瓷骨架相和金属相在各自空间均形成三维网络结构且界面结合牢靠。用交流等离子电弧加热器对试件表面瞬时加热来考核复合材料的抗热冲击和抗烧蚀行为。结果表明，材料在电弧急剧加热和冷却过程中均没有出现“热裂”现象，烧蚀后材料的微观组织分析表明，金属（Cu，Ni）相在材料烧蚀区-过渡区-基体区存在明显的梯度分布，分析了高温下金属相“发汗冷却”行为和防热机理。     

SiC／C层状陶瓷的断裂行为研究

利用流延法成膜和热压烧结工艺制备出了SiC层和石墨层交替排列、层厚均匀、界面清晰的SiC／C层状陶瓷。力学性能与单相SiC陶瓷相比，SiC／C层状陶瓷的抗弯强度略有降低，但断裂韧性却得到了大幅度的提高。层状陶瓷的载荷-位移曲线不同于单相陶瓷的1次性断裂曲线，而是呈锯齿状；同理论计算所得载荷-位移曲线相似。层状陶瓷的断裂路径呈台阶状，裂纹遇到弱界面时发生分叉产生并行扩展裂纹、晶须状微裂纹以及裂纹遇到弱界面时被吸收。认为裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹并行扩展、裂纹遇弱界面被吸收等是SiC／C层状陶瓷的几种主要增韧机制。     

Si3N4基层状复合陶瓷材料的室温与高温性能

采用凝胶注模成型-浸涂-热压烧结工艺制备出了SiC晶须增韧Si3N4基层状陶瓷复合材料,并对这一材料的室温及高温力学性能、微观结构及增韧机理进行了研究.结果表明,采用层状结构可使陶瓷材料的断裂韧性大幅度提高,但抗弯强度有所下降.层状陶瓷复合材料的增韧机理主要是由于弱的界面层对裂纹扩展产生偏折,形成界面裂纹而使断裂路径大大增加.高温性能试验条件下,由于界面层中玻璃相的融化,界面对裂纹的偏折作用消失,造成材料性能的显著下降.     

爆炸复合LY12/20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究 Ⅱ.角裂纹

对爆炸复合双金属板 ＬＹ１２／２０ｇ中角裂纹的疲劳扩展行为进行了实验研究和理论分析 结果表明,双层金属板的界面结合强度、界面相性能和体积分数及界面两侧材料的性能都对层合板角裂纹的疲劳扩展具有重要影响 对于由下同金属构成的双层板,角裂纹疲劳扩展过程中同一时刻试样两侧面的裂纹长度不再相同,其差距随裂纹扩展逐渐增加直至最大值△ａｃ．当两侧面裂纹长度差△ａ≥△ａｃ时,两侧裂纹扩展速率不同;当△ａ＜△ａｃ时,两侧裂纹扩展速率相同,对整个裂纹的扩展过程需用△ａｃ和△ａ＝△ａｃ后的任一侧裂纹扩展△Ｋ－ｄａ／ｄＮ曲线共同描述．     

TiCx/Ni3Al复合材料相界面显微结构及界面纳米硬度与弹性模量分布

采用SEM,EDS等对融渗工艺制备的C/Ti比x分别为0.6,0.7,0.8和0.9的四种不同TiCx/Ni3Al复合材料进行了研究，证实Ti元素向金属相存在较强的扩散，而Ni和Al元素几乎没有向陶瓷相中扩散，扩散的结果形成了两相界面之间直接的原子结合，增加了复合材料相界面结合的强度和韧性，利用纳米压痕技术研究了复合材料相界面附近的纳米硬度H和弹性模量E，二者在相界面附近均呈连续梯度分布特征，并且TiC0.7/Ni3Al复合材料在界面处具有较高的纳米硬度值。     

含20%Ni金属基陶瓷的热冲击疲劳

研究了含２０％Ｎｉ的Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的热冲击疲劳，试验结果表明：随循环温度的上升和冷却速率的加快，热冲击疲劳裂纹的形成孕育期缩短，裂纹扩展速率加快。缺口也使裂纹形成的孕育期缩短，观察还表明，热冲击疲劳断口中存在的疲劳条纹。     

金属／陶瓷微叠层材料的微观结构及力学性能

采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备了金属（NiCoCrAl）／陶瓷（Y203-ZrO2）微叠层材料，并对其微观结构和力学性能进行了分析。结果表明，金属层和陶瓷层间界面较为平直、清晰。金属层由γ-Ni相构成，层中晶粒为较大的等轴晶。陶瓷层由c-ZrO2和t-ZrO2两相组成，层中晶粒为较小的柱状晶。在金属层的顶部，存在一些均匀分布的微孔。这种材料在室温拉伸试验中表现出无宏观塑性变形的脆性断裂特征。断口分析表明，金属层起到了阻碍裂纹扩展的作用，且层界面存在脱粘的现象。     

THERMAL SHOCK FATIGUE BEHAVIORS OF CEMENTED CARBIDE YG20

ＴＨＥＲＭＡＬＳＨＯＣＫＦＡＴＩＧＵＥＢＥＨＡＶＩＯＲＳＯＦＣＥＭＥＮＴＥＤＣＡＲＢＩＤＥＹＧ２０①ＬｉｕＮｉｎｇ，ＸｕＧｅｎｙｉｎｇ，ＸｕＹｕｄｏｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＩｎ...     

缺口角度对YG8硬质合金热冲击疲劳的影响

研究了缺口角度对YG8硬质合金热冲击疲劳的影响。结果表明，缺口角度对裂纹的特性有很大影响，以缺口角度的增加，裂纹萌生的孕育期缩短，裂纹扩展速率增加．随冷却速率的增加，裂纹萌生的孕育期也缩短，且裂纹扩展速率增加．观察发现，热冲击疲劳断口中存在疲劳条纹．     

多层陶瓷电容器的黏聚力有限元模型及失效分析

通过施加一定的边界条件,建立了一种新颖的零厚度黏聚力有限元单层简化模型。该简化模型可避免薄介质层、高层数和三维建模引起的高计算量问题。基于提出的简化模型,模拟了多层陶瓷电容器(MLCCs)由于过大的残余应力而导致的损伤起始和扩展的整个过程,结果表明:相比于沿长度方向的电极/陶瓷界面,沿厚度方向的界面更容易失效,贯穿的裂纹将导致MLCCs整体失效。同时分析了不同电极/陶瓷层厚比的界面失效开始时间和黏聚力界面单元单位体积能量耗散随时间的变化趋势,分析表明:电极层和陶瓷层相对厚度比值越大单位体积能量耗散的越大,器件越容易失效。     

循环条件对金属陶瓷热冲击疲劳的影响

研究了循环条件对40％Ni－Ti（C,N）金属陶瓷热冲击疲劳的影响。结果表明,循环条件对金属陶瓷热冲击疲劳有很大影响。随循环温度和冷却速率的增加,裂纹形核的孕育期缩短,裂纹扩展速率增加。扫描电镜观察发现,断口形貌中存在疲劳条纹。     

TiC-TiB_2复合陶瓷磨削裂纹的试验研究

本文基于压痕断裂力学,分析了TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的特征,并对TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的形成及扩展过程进行了研究。磨削实验发现：TiC-TiB2陶瓷磨削裂纹密度较大,为穿晶裂纹和沿晶裂纹的混合形式;裂纹易在陶瓷内部缺陷处形成,并因陶瓷显微组织不均匀性而发生钉扎、偏转、分叉及桥接,使得材料中裂纹的扩展呈现不连续性;TiB2硬质相会对裂纹的扩展有一定的阻碍作用。     

The failure of fiber-reinforced ceramic-matrix composites under dynamic loading

High-strain-rate compressive failure mechanisms in fiber-reinforced ceramic-matrix composite materials have been characterized. These are contrasted with composite damage development at low strain rates and with the dynamic failure of monolithic ceramics. It is possible to derive significant strain-rate strengthening benefits if a major fraction of the fiber reinforcement is aligned with the load axis. This effect considerably exceeds the inertial microfracture strengthening observed in monolithic ceramics and nonaligned composites. Its basis is shown to be the transspecimen propagation time period for heterogeneously-nucleated, high- strain kink bands. For high-strain-rate tensile loading conditions, it is found that behavior is not correctly described by the current matrix fracture/fiber pullout models. This is a consequence of the rapid and extreme frictional heating produced at the fiber-matrix interface by sliding velocities on the order of 100 m/s. At rapid loading rates, the near-interface matrix appears to virtually melt, and the frictional interface shear resistance is reduced to the point that the fibers debond throughout the specimen, and pull out without failing. This suggests that for sufficiently rapid loading, the stress to fail the composite will approach that merely to create the initial matrix crack (i.e., a stress level well below the ultimate strength normally attainable under quasistatic conditions).     

Die Ausbreitung von Spannungskorrosionsrissen in der Aluminium-Legierung AlZnMg 3

Crack propagation during stress corrosion cracking of AlZnMg 3 alloy The authors have studied crack propagation in notched specimens exposed to sodium chloride solution at 30°C under constant load. Crack propagation have been followed by microphotography which has enabled gliding phenomena within the specimen to be followed, too. Starting from the rest potential and shifting it toward more cathodic values crack propagation is at first slowed down which is a type of cathodic protection, but afterwards – in the hydrogen evolution region with simultaneous cathodic corrosion – the crack propagation velocity increases. This fact can be attributed to hydrogen embrittlement. Taking into account that the industrial alloy is more resistant than the high purity alloy one may arrive at the conclusion that the impurity content acts as a decelerating factor giving rise to an extension of the incubation period.     

等离子喷涂ZrO2—NiCoCrAlY梯度热障涂层的抗热震性及失效机理

研究了ZrO2-NiCoCrAlY热障涂层的抗热震性和热震失效机理。实验结果表明,梯度热隙涂层能明显延缓热震裂纹的形成和扩展,具有较高的抗热震性。热震裂纹形成与扩展主要在粘结层与基体的界面处。随热循环次数的增加,热震裂纹可在表面陶瓷层内和陶瓷层与过渡层的界面处形成。实验表明热障涂层热震失效的过程主要是裂纹形成、扩展及涂层剥落,粘结层的氧化是导致涂层剥落失效的重要原因。