陶瓷的断裂韧性与缺口半径 Ⅰ.断裂韧性测试技术

本文用一种新的简单方法制备了不同半径的尖缺口，用单边切口梁试件测试了不同缺口半么氧化铝陶瓷的断裂韧性，地七咱不同测试方法测得的，同一种材料的断裂韧性进行了对比，讨论陶瓷材料断裂韧性的最佳测试方法和测试中对缺口半径的要求。     

陶瓷材料断裂韧性与缺口半径 Ⅱ 断裂韧性估算方法

在陶瓷材料裂纹尖端存在一个断裂过程区，当断裂过程区内平均应力达到断裂强度时，裂纹扩展。本文由理论推导结合实验数据，得到了新断裂过程区的大小是平均晶粒直径的四倍。并由平均应力断裂模型，给出了陶瓷材料断裂韧性和缺口半径及平均晶粒直径之间的关系式，由此关系式可以用宽缺口试件测出的断裂韧性去估算陶瓷材料的本质断裂韧性。     

层板复合材料动态断裂韧性测试的SHPB技术研究

为测试层板复合材料的断裂韧性，对传统的Hopkinson压杆测试系统进行了改进，建立了应力波载荷作用下材料动态断裂韧性的测试方法。该方法采用三点弯曲试样进行动态断裂试验，应用动态断裂韧性测试系统ANSYSED5．4确定动态应力强度因子的响应曲线，进而测试材料动态断裂韧性。对层板复合材料试验结果的分析表明，设计的测试装置有效，建立的测试方法是对层板复合材料断裂韧性测试的有益尝试，有较大的参考价值。     

金属铍材室温平面应变断裂韧性测试方法

介绍了金属铍材的室温断裂韧性测试方法,并对不同方法进行了讨论,认为采用载荷比（Pmin/Pmax)为－3的拉－压疲劳循环加载方式,可以制备出脆性金属铍材KIC测试所需要的疲劳裂纹,所测试的铍材室温断裂韧性KIC均值为9．91MPa.m^1/2,标准偏差为0．73MPa.m^1/2,符合国家标准要求。     

高强度钢的断裂变形功与动态断裂韧性之间的关系

用冲击速度为5米/秒的示波缺口冲击试验测定了St52-3和35NiCrMoV12-5钢在不同的缺口锐度和试验温度下的断裂变形功和动态断裂韧性。指出了在计算真正的断裂变形功Ed(不是缺口冲击试验中消耗的功a_k)时必须考虑到的影响。对试验结果进行了比较和讨论。对A.S.Tetelman用于确定有限缺口试样断裂韧性的模型的适用性作了评价。     

根据灰铸铁吸收能量测定其断裂韧性

本买验把带有不同缺口深度的灰铸铁选作脆性材料，用却贝冲击试验机记录载荷一变形曲线来进行试验。断裂韧性Gc由断裂载荷来确定，也可由不同缺口的试样吸收的能量来确定。此外，对在各温度下灰铸铁的冲击断裂行为用各种不同的能量进行研究(在此情况下，冲击速度要相应变化）；同时，也研究了经不同热处理的基体微观组织对韧性的影响。     

损伤对低合金钢缺口试样解理断裂韧性的影响

对一种低合金钢的缺口试样在常温下进行了不同预加载荷的四点正、反弯曲实验,以在缺口前引入不同的微孔洞损伤量,然后通过高温回火消除残余应力和加工硬化。在-196℃低温下进行弯曲断裂实验,通过力学参数的测量和微观观察就损伤对缺口试样解理断裂韧性的影响进行了实验研究。发现,当预载荷比F0/Fgy<1.1时,预载荷对缺口解理断裂韧性基本无影响,其原因是在缺口前未产生微孔洞损伤。当F0/Fgy>1.1后,缺口解理断裂韧性随F0/Fgy的增加而迅速下降,其原因是缺口前的微孔洞损伤引起的局部高应力应变集中促使解理起裂发生在低载荷下。     

CF-62钢焊接接头断裂韧性分布的试验研究

对ＣＦ－６２钢焊接接头Ｊ－Ｒ阻力曲线和断裂韧性Ｊ１Ｃ进行了８测试，并用参数假设检验及概率级等方法，对试验结果进行了分析和检验，得到了Ｊ１Ｃ的分特征值，为高强钢焊接接头断裂韧性的测试方法提供了依据。     

初始损伤对不同钢组织缺口试样解理断裂韧性的影响

通过对两种钢热处理后得到的三种材料组织的缺口试样在常温下进行了不同预加载荷的四点弯曲正反弯实验，以在缺口前引入不同的微孔洞损伤量，而后通过高温回火处理消除残余应力和加工硬化。随后在-196℃低温下进行弯曲断裂实验，通过力学参数测量和微观观察就初始损伤对不同钢组织缺口试样解理断裂韧性的影响进行了实验研究。研究表明，对于材料A和C，随预加载荷比P0／Pgy的增加，材料中的初始损伤量增加，从而使材料的缺口解理断裂韧性降低。其原因是初始损伤的长条形孔洞附近产生了局部高应力应变集中，促使了解理断裂过程的进行。细晶粒A材料的初始损伤量大，韧性下降幅度大。对于材料B，初始损伤主要为小尺寸的球形孔洞，并且其损伤量远小于材料A和C，故B材料的缺口解理断裂韧性几乎不随预加载荷比变化。     

陶瓷材料高温断裂韧性评价

采用四点弯曲实验方法，研究了高温下不同测试方法（ＣＮ法、ＳＥＮＢ法和ＳＥＰＢ法）对工业用重结晶ＳｉＣ陶瓷材料断裂韧性的影响。通过实验发现：在低温下（Ｔ〈８００℃）不同测试方法所获得的ＫＩＣ不同，ＣＮ法测得ＫＩＣ偏大，而ＳＥＰＢ法测得的ＫＩＣ则偏小，同时，三种测试方法获得的ＫＩＣ随温度的升高变化率都不明显。在高温下（Ｔ〉８００℃），不同的测试方法其ＫＩＣ随温度的和蔼同变化趋势不同，ＣＮ法ＫＩＣ随温度的升高而增大，ＳＥＮＢ法ＫＩＣ随温度的升高而减小，ＳＥＰＢ法ＫＩＣ随温度的升高则基本无变化。     

爆炸焊接不锈复合高强钢的断裂韧性

本文研究了SUS304不锈钢和HT80高强钢爆炸焊接复合板的断裂韧性。为了搞清冶金性质及复合结构对断裂韧性的影响。沿着复合板厚度的不同部位,切取均质和非均质试样,进行了夏比V型缺口试验与弯曲COD试验,这些试样的缺口根部或预裂纹前沿平行于板材表面。夏比V型缺口试验中,试样断裂时所消耗的能量与缺口根部的起裂能量,受到缺口根部的材料的影响及试样的净载面中两种不同钢种的厚度比的影响。在预裂纹位于不锈钢侧的非均质试样的静态弯曲试验中,虽然在整个试验温度范围内,预裂纹尖端处发生了塑性断裂,但是在预裂纹扩散之前,在焊接界面附近的高强钢中就发生了断裂。就裂纹起始而论,如果能测量出交界区首先起裂时的临界COD,以及断裂首先出现在预裂纹顶端处时的拉伸区宽度,则这二者分别可以成为一种断裂韧性参数。在预裂纹位于高强钢侧的非均质试样中,在低温下尚未发生塑性断裂的临界COD及在整个温度范围内的伸展区宽度,均可能作为断裂韧性的参量。因为断裂韧性基本上取决于包含预裂纹尖端的材料,即高强钢。     

Vickers压入识别氮化硅断裂韧性

依据仪器化Vickers压入氮化硅断裂韧性实验获得的有关压痕裂纹参数,通过有限元数值分析方法识别出氮化硅的弹性模量和屈服强度,进一步采用虚拟裂纹闭合法确定其裂纹尖端的应力强度因子KI。以此为基础,与氮化硅断裂韧性标准值对比,分析有限元仿真KIC结果和基于L-E-M模型建立的3种典型陶瓷断裂韧性压入测试方法的准确度。结果表明:基于Vickers压入有限元数值分析结果的最大误差仅为2.38%,Anstis公式最大识别误差为2.65%,而Lawn公式和Miyoshi公式的识别误差的绝对值均超过10%,因此Vickers压入测试具有较高测试准确度。     

缝合层合板的I型层间断裂韧性研究

通过缝合的方法改善织物增强复合材料层合板的层间断裂韧性.采用双悬臂梁(DCB)试验测试和研究了缝合层合板的层间断裂韧性与断裂行为.为了评价缝合工艺参数(缝合密度)对层间断裂韧性的影响, 用改进的插入型夹具在实测不同缝合工艺层合板的I型层间断裂韧性值(GIC)的基础上, 分析和阐明了缝合工艺参数(缝合密度)与GIC间的关系; 以提高层合板的平均层间断裂韧性值为目标, 以拉伸和弯曲强度为约束条件优化了缝合工艺; 采用摄影显微镜对分层断裂面进行了观察, 分析和考察了缝合对其它性能的影响.结果表明 改进的插入型夹具可方便地完成缝合层合板的I型层间断裂韧性测试; 缝合后裂纹不连续扩展, 缝合密度对裂纹扩展行为有较大影响; 随着缝合密度的增大, 层间断裂韧性值增大, 但拉伸和弯曲强度降低, 缝合密度存在最佳值.     

缝合层合板的Ⅰ型层间断裂韧性研究

通过缝合的方法改善织物增强复合材料层合板的层间断裂韧性.采用双悬臂梁(DCB)试验测试和研究了缝合层合板的层间断裂韧性与断裂行为.为了评价缝合工艺参数(缝合密度)对层间断裂韧性的影响,用改进的插入型夹具在实测不同缝合工艺层合板的Ⅰ型层间断裂韧性值(G_IC)的基础上,分析和阐明了缝合工艺参数(缝合密度)与G_IC间的关系;以提高层合板的平均层间断裂韧性值为目标,以拉伸和弯曲强度为约束条件优化了缝合工艺;采用摄影显微镜对分层断裂面进行了观察,分析和考察了缝合对其它性能的影响.结果表明:改进的插入型夹具可方便地完成缝合层合板的Ⅰ型层间断裂韧性测试;缝合后裂纹不连续扩展,缝合密度对裂纹扩展行为有较大影响;随着缝合密度的增大,层间断裂韧性值增大,但拉伸和弯曲强度降低,缝合密度存在最佳值.     

氮化硼纳米管可提高材料强度及断裂韧性

美国宇航局格林研究中心开发出一种技术用于提高钡钙铝硅酸盐玻璃的力学特性，后者是平面固体氧化物燃料电池的密封材料。用氮化硼纳米管（BNNT）强化的玻璃复合材料的断裂强度及断裂韧性获得极大改善。例如，向玻璃中掺入4wt％BNNT可使强度提高90％，使断裂韧性提高35％。掺有4wt％BNNT的玻璃板经热压并加工成测试条。测量了力学和物理特性，如四点弯曲强度、断裂韧性、弹性模量、微硬度、玻璃复合材料的密度等。断裂韧性是用单刃V形沟槽横梁法测量的。     

水泥强度对聚丙烯纤维砼断裂韧性影响的研究

本文通过将两种不同水泥强度的聚丙烯纤维混凝土断裂韧性测试结果进行对比分析,简要地总结了水泥强度对聚丙烯纤维混凝土断裂韧性的影响。最后对其进行理论分析计算,证实试验结果和本结论的合理性。     

铝镁合金平面应力断裂韧性测试研究

为测试铝镁合金平面应力的断裂韧性,根据HB 5261-1983《金属板村KR曲线试验方法》要求,在MTS-810试验机上,对铝镁合金中心裂纹拉伸试样(CCT)进行裂纹扩展阻力曲线KR与平面应力断裂韧性KC的测试;分析屈曲、裂纹长度的修正以及KR曲线有效数据点等因素的影响.测试结果表明:铝镁合金材料的平面应力断裂韧性KC较平面应变断裂韧性KIC高40％.     

SWRH82B高碳盘条显微组织对断裂韧性JIC的影响

采用单试样法测试了用三种不同工艺生产的SWRH82B高碳盘条的断裂韧性JIC值,计算了材料的KIC值,并对珠光体层片间距进行了测定,探讨了其组织对断裂韧性JIC值的影响。试验结果表明,SWRH82B高碳盘条的珠光体层片间距越细小,JIC值越大;SWRH82B高碳盘条的断裂韧性JIC为14．8～17．3KJ／m,KIC为56．0～60．5MPa／m^1/2。     

陶瓷薄基板材料裂纹预制与断裂韧性评价

预制长度可控的裂纹以及原位观察裂纹扩展是研究陶瓷薄基板抗断裂行为的两大重点。本研究提出应变诱导法, 通过将基板与黄铜梁粘结形成复合体, 利用黄铜梁弯曲变形带动侧面陶瓷薄板受拉侧拉伸变形产生可控裂纹。在工具显微镜下对复合体进行四点弯曲, 原位观察样品的裂纹扩展情况, 通过调节黄铜梁宽度来控制初始裂纹长度, 在初始裂纹萌发后继续加载, 使裂纹达到测试断裂韧性的标准长度。将这种测试方法与块体材料断裂韧性的测试标准进行了对比, 结果表明: 采用该方法预制裂纹后测试断裂韧性具有简易性和可靠性。应变诱导法预制裂纹成功率高, 裂纹萌发位置及长度可控, 且操作方便, 可推广应用于超薄玻璃等其他超薄脆性材料的断裂韧性评价和分析裂纹扩展阻力。     

Q500钢焊接接头断裂韧性K_C与冲击功KV_2的相关性统计规律

采用深缺口宽板拉伸试验测定了4种板厚规格(20 mm、32 mm、40 mm和60 mm)Q500钢焊接接头在不同温度下的断裂韧性KC,对32组断裂韧性值及对应试验温度下的冲击功KV2值的相关性进行了统计分析,结果表明,断裂韧性KC与KV2/t近似呈线性关系,其拟合方程为KC=80.6+7.23·KV2/t。