Al2O3+ZrO2层状复合陶瓷的表面抗裂纹行为及抗热震性能

用压痕一强度法获得了Al2O3 Zr02单层和层状陶瓷的表面抗裂纹曲线,用压痕法测试了2种材料的抗热震性能,分析了材料的表面抗裂纹行为、抗热震性与断裂形貌,强韧化之间的相关性。实验结果毒明：Al2O3 ZrO2层状陶瓷对表面裂纹表现出不敏感性,临界热震温差为400℃,高出单层陶瓷150℃左右。进一步分析表明：2种陶瓷的表面抗裂纹及抗热震性能与材料的强韧化机制密切相关。表面压应力作用强化了相变增韧效果,改善了材料的表面抗裂纹性能和抗热震稳定性等力学性能。     

具有阻力特性材料的σ_f－σ关系及一种新的阻力曲线测定方法

通过对相变增韧陶瓷及一种可切削玻璃－陶瓷动态疲劳（恒应力速率）试验中高应力速率区断裂应力下降现象的理论分析，发现这种现象与材料的阻力特性（Ｒ－ｃｕｒｖｅ）密切相关。确立的σ_ｆ－σ理论关系能够很好地描述整个应力速率区间内的动态疲劳试验结果。高应力速率区σ_ｆ－σ在双对数坐标下为负斜率直线，直线斜率为（ｍ为阻力曲线ＫＲ＝ｋ（△ａ）~ｍ的指数），断裂主要由材料阻力行为控制；低应力速率区，σ_ｆ－σ在双对数坐标下为正斜率直线，直线斜率为　（ｎ为应力腐蚀指数），断裂主要由材料应力腐蚀行为控制。建立了测定材料阻力特性的一种新方法，分别用这种方法及压痕／弯曲方法对一种可切削玻璃－陶瓷的阻力特性进行了实验测定，两种方法所得结果有很好的一致性。     

ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料的裂纹扩展阻力曲线与增韧机制

通过压痕小裂纹法测量了ZrO2(3Y)／Fe3Al复合材料的R曲线,并利用显微Raman光谱和XRD测试了ZrO2(3Y)／Fe3Al复合材料的相变高度(h)和可相变体积分数(φ1),定量探讨了ZrO2(3Y)／Fe3Al复合材料中相变增韧和桥联增韧2种机制对增韧的贡献。结果表明：Fe3Al的加入使相变高度h和可相变体积分数φ1明显提高,当Fe3Al含量为30％(体积分数,下同)时,h由单相ZrO2(3Y)的12μm提高至21μm;φ1由单相ZrO2(3Y)的19％提高至30％,h和φ1的增大使相变增韧效应增高。Fe3Al的桥联效应及相变增韧效应使ZrO2(3Y)／Fe3Al复合材料具有较单相ZrO2(3Y)更明显的R阻力行为。     

陶瓷增韧技术的研究进展

介绍了颗粒增韧、纤维和晶须增韧、相变增韧、复合增韧、自增韧、纳米增韧等陶瓷增韧技术的研究现状以及相应的增韧机理，探讨了今后陶瓷增韧技术的发展方向。     

添加ZrO2对Al2O—SiC系复相陶瓷力学性能的影响

通过ZrO2强化增韧Al2O3-SiC系陶瓷，其复合材料的力学性能在一定程度上获得改善。ZrO2外加含量在0－40wt%范围内，复相陶瓷的断裂韧性保持上升，而其硬度则呈下降的趋势。少量添加ZrO2(≤10wt%)时，其强度得到提高，当ZrO2含量为10wt%左右，强度达到最大值；超过该含量后强度迅速下降。研究结果表明，复相陶瓷力学性能与瓷体中的二相粒子的相变增韧和热应力共配有关。X射线衍射分析研究表明，随着ZrO2含量增加，材料断口相变量增大，断裂韧性也相应提高，确是ZAS（ZrO2增韧Al2O3-SiC)复相材料中ZrO2(t)→ZrO(m)相变增韧起主要作用。当ZrO2添加含量增加时，二相粒子与基体热膨胀系数不匹配，而在复合材料中产生内应力导致瓷体强度降低，研究还表明10wt%ZrO2增韧Al2O3-SiC陶瓷是一种较佳的高温耐磨材料。     

ZrO2相变增韧陶瓷的几种相变增韧公式

介绍了ＺｒＯ２相变增韧陶瓷的几种相变增韧公式，并进行了简单分析和讨论，认为：李延凯博士的相变增韧公式较为全面地考虑了ＺＴＣ瓷中几类ＺｒＯ２（ｔ）相变对增韧的贡献，可用以指导性能优良的ＺＴＣ瓷的研制。     

ZTM材料低温时效处理的研究

通过对ZrO2增韧莫来石陶瓷（TM）低温时效现象的研究,发现材料表面及内部存在的微裂纹是导致材料在200－300℃时效处理后力学性能下降的重要原因。在500－600℃时效处理,材料力学性能提高主要源于可相变t-ZrO2相对含量增加和由逆马氏体相变（counter-martensitic transformation)引起的体积收缩使部分应力得以释放。降低烧结体中 t-ZrO2晶粒尺寸或提高稳定剂Y2O3含量可有效抑制ZTM材料在低温时效处理时的性能退化现象。     

ZrO2纳米颗粒的添加对ZrO2/HA复合陶瓷物相和力学性能的影响

将液相掺杂CeO2和Fe2O3的钇稳定四方ZrO2纳米粉作为着色剂添加到微米ZrO2/HA体系中,1400℃烧结制备了ZrO2/HA纳米复合陶瓷.利用X射线衍射分析了复合陶瓷的物相组成;三点弯曲法、单边切口梁法及压痕法测试了陶瓷的力学性能;讨论了纳米氧化锆的添加对复合陶瓷力学性能及物相组成的影响,分析纳米氧化锆导致复合陶瓷力学性能改变的原因.根据复合陶瓷断裂前后单斜相氧化锆的含量变化,证实氧化锆纳米粉的添加不仅有利于复合陶瓷中四方相氧化锆的稳定存在,而且可以提高基体相变四方相氧化锆的含量,相变增韧作用加强.力学性能测试结果显示:体系中适量纳米氧化锆的存在可以提高材料的抗弯强度和断裂韧性20%以上,密度和硬度少量增加,但由于没有新物相引入,对弹性模量未造成影响.     

锆溶胶制备及其对刚玉莫来石复相陶瓷性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了锆溶胶,并在刚玉-莫来石质材料中引入ZrO2,分析了ZrO2溶胶对刚玉-莫来石复相陶瓷性能的影响特征。研究结果表明,ZrO2在主体材料中形成纳米包裹薄膜,ZrO2的分布可控和均匀掺入,不仅提高复相陶瓷的抗热震性、高温强度及蠕变性,而且还使微观结构可控、晶粒尺寸均匀。加入ZrO2溶胶产生氧化锆粒子的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧是刚玉-莫来石质材料热震稳定性提高的主要原因。     

ZrO_2增韧陶瓷中四方相氧化锆的相变量、相变区宽度及其增韧机理的研究

利用X射线衍射技术研究了氧化锆增韧氧化铝陶瓷(ZTA)和四方氧化锆多晶陶瓷(TZP)的断裂表面上四方氧化锆ZrO_2(t)的相变量和相变宽度。发现在ZrO_2增韧陶瓷(ZTC)中,ZrO_2(t)相变所需应力σ_T随着稳定剂Y_2O_3含量的增加而增大,断裂面上的ZrO_2(t)的相变量和相变宽度随之减小。在此基础上提出了修正的相变增韧公式: ΔK=0.21E_ce~TV_fh~(1/2)/(1-ν)+1.26V_fh~(1/2)σ_T(1-2ν)/(1-ν) 该式表明:(1)ZrO_2相变增韧存在一定的限制;(2)增加基质材料的强度是进一步提高ZTC的K_(Ic)和σ_f的关键。     

Transformation Driving Force for Indentation Cracking in Zirconia Ceramics

The transformation driving force for indentation cracking in phase-transformation-toughened ZrO₂ ceramics is confirmed with the direct crack measurement method. This driving force is produced by expansion of the plastic zone beneath the indenter due to stress-induced transformation, and it promotes the extension of the indentation cracks. The driving force cannot be neglected when evaluating the indentation fracture toughness of the materials.     

基于压痕功法对单晶硅压痕硬度的测量

在对材料的微/纳米级表层压痕硬度测试中,压痕周围出现的凸起对硬度的计算结果有很大的影响.采用压痕功法,通过载荷-压深曲线直接得到压痕过程中所作的功,利用原子力显微镜和Matlab软件,精确得到压痕中产生的塑性变形体积,并计算得到材料的硬度值.用压痕功法对单晶硅的压痕硬度进行了实验研究,并与其它方法进行了比较分析.结果表明:压痕功法得到的结果更稳定,凸起对结果影响较小.     

基于能量平衡方法的压痕尺寸效应分析

针对硬度测试中出现的压痕尺寸效应现象,采用纳米压痕技术与原子力显微技术相结合,得到压痕过程中的载荷与压深加载卸载曲线和压痕三维图,从中可以得到压痕过程中压头所做的塑性功、最大压深、塑性变形面积、塑性变形体积等,并以此为变量提出了一个基于能量平衡方法的改进模型,此模型能更好地解释压痕尺寸效应.单晶硅实验结果表明:在较大压深下,由于形成新表面所消耗的功是出现压痕尺寸效应的主要因素;随着压痕深度的减小,用于克服材料对压头的阻力而消耗的功所起的作用越来越大;而在更小的压深下,用于产生塑性变形的初始能量和测试系统误差所造成的影响会越来越大,不可忽视.     

准静态压痕作用下复合材料层合板损伤阻抗与损伤容限实验研究

参照标准实验方法,开展了复合材料层合板对准静态压痕力的损伤阻抗和损伤容限实验研究,获取了接触力、压痕深度、压头位移等实验数据,并对含静压痕损伤层合板进行了剩余压缩强度试验。研究了压痕深度-接触力与剩余压缩强度-压痕深度的变化关系,并讨论了准静态压痕过程中的损伤演变过程和层合板的压缩破坏模式。结果表明:当层合板表面出现目视勉强可见压痕时,初始损伤发生,压痕深度随接触力增大而明显增大,同时剩余压缩强度随压痕深度增加而明显降低;当达到最大接触力时,层合板失去承载能力,背面可看到大量纤维断裂。对于含静压痕损伤的层合板,压缩破坏模式为贯穿损伤区域的层合板断裂。     

Geometrical Effects in Elastic/Plastic Indentation

A general analysis of elastic/plastic indentation fracture for an arbitrary-shaped indenter is presented. The analysis is based on the observation that the residual indentation stress field provides the driving force for crack formation. After establishing that the influences of indenter geometry and load on the residual field are completely characterized by the volume of the indentation, a relation between the extent of radial cracking, the indentation volume, and the material properties is derived. Predictions of the analysis are examined by comparing calculated load/crack-length relations for two specific indenter geometries (Vickers pyramid and sphere) with experimental measurements in ZnS. For Vickers indentation the crack length is proportional to (load)^2/3, whereas for spherical indenters the variation of crack length with load is nearly linear.     

Formation of β-Silicon Nitride Crystals from (Si,Al,Mg,Y)(O,N) Liquid: II, Population Dynamics and Coarsening Kinetics

Precipitation, growth, and coarsening of Si₃N₄ crystals in (Si,Al,Mg,Y)(O,N) liquids at 1680°C has been studied. Contrary to the common observation in kinetics, coarsening rates of crystals in length and width are found to accelerate when the total volume of crystals remains little changed. This is attributed to the concomitant β-Si₃N₄ to β'-SiAlON transformation, which introduces an additional driving force for crystal dissolution and reprecipitation. As a result of the additional driving force, which has a nonmonotonic size dependence, the normalized size distribution is expected to evolve with time, initially broadening, then shifting skewing as the transformation passes the midpoint, and finally converging to a sharp distribution as the transformation completes. These evolutions have been observed in all the compositions studied.     

我国水资源治理转型驱动机制及对煤化工企业的启示

以水权交易为代表的水资源市场化配置方式,是破解煤化工产业缺水问题的"开源"之策,也是我国水资源治理转型的主要方向。本文借助SEM模型和SPSS22.0、AMOS22.0软件,构建水资源治理转型的驱动机制模型,分析各驱动因素对水资源治理转型的影响路径与影响强度,研究表明,问题驱动力、网络驱动力和条件驱动力共同构成了转型的驱动网络,问题驱动力通过网络驱动力影响条件驱动力,进而驱动水资源治理向市场化转型。政府在驱动网络中居于关键主体地位,企业、民众等市场主体通过影响政府决策推动转型进程,因此,煤化工企业要争取实现地方政府政策环境优势最大化,从加强参与、差异化布局和信息平台建设等方面进行水权交易的有益探索。     

关于填料吸收塔传质单元数的计算

本文对吸收塔传质单元数的两种计算方法——解析法和对数平均推动力法进行了分析和比较,揭示了对数平均推动力法结构简单易记、使用方便的独特优点,并通过具体例子介绍了使用对数平均推动力法计算传质单元数的注意事项及使用窍门。     

Detection of Indentation Induced FE-to-AFE Phase Transformation in Lead Zirconate Titanate

Instrumented indentation was combined with microscopy and spectroscopy analysis to investigate the local mechanically induced ferroelectric to anti-ferroelectric phase transformation of niobium-modified lead zirconate titanate 95/5. Indentation experiments to a depth of 2 μm were performed using a Berkovich pyramidal three-sided diamond tip. Subsequent Raman spectroscopy and piezoelectric force microscopy revealed that indentation locally induced the ferroelectric to antiferroelectric phase transformation. Piezoelectric force microscopy demonstrated the ability to map the individual phases within and near indented regions on the niobium-modified lead zirconate titanate ceramics.