RO-Al_2O_3-SiO_2玻璃的钢化与力学性能(英文)

采用熔融法制备出了无碱型RO-Al2O3-SiO2玻璃.研究了残余应力、钢化工艺以及样品尺寸对RO-Al2O3-SiO2玻璃的弹性模量、剪切摸量、维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性等力学性能的影响.结果表明:合适的钢化工艺和残余应力可以显著提高其弯曲强度和断裂韧性,但对其它力学性能影响较小.经钢化处理后的RO-Al2O3-SiO2玻璃的弯曲强度和断裂韧性分别达到了263 MPa和2.28MPa·m1/2.与没有经钢化处理的玻璃样品相比,分别提高到了4倍和235%.提出了1种新型的钢化工艺--非对称钢化工艺,对于在非对称载荷下服役的玻璃构件来说,非对称钢化工艺有可能在提高玻璃力学性能的同时还可以降低其自爆风险.     

校正缺口环法评价石英玻璃管的高温弹性模量

石英玻璃管大量应用于化工、机械和光学等领域, 但由于缺少精准有效的高温弹性模量评价手段, 限制了其高温热应力分析和结构设计。最近发展起来的缺口环方法可测试玻璃管材的室温弹性模量, 但其在高温下的应用因变形测量困难而鲜有报道。本研究利用相对法解决高温缺口环变形测量的难题, 从而可以方便准确地计算出高温弹性模量。采用本方法测试石英玻璃管的弹性模量并探索其在室温至1200℃间的变化规律, 发现在800℃时达到最大值87.20 GPa, 而后缓慢下降, 1100℃以后开始急剧下降。本研究显示用校正后的缺口环法测试石英玻璃管的高温弹性模量值准确、可靠, 有望推广应用于评价其他脆性圆管材料的高温弹性模量。     

高强度预应力陶瓷的发展与探索

同步提升陶瓷材料强度及损伤容限是陶瓷发展的核心问题。一百多年前预应力技术大幅提高混凝土和玻璃的弯曲强度,并在世界上广泛应用以来,预应力增强陶瓷材料的设计就成为一个百年梦想。本文总结了增强陶瓷的国内外研究进展,并提出了全新的高强度高损伤容限复合陶瓷的预应力设计及模型,通过优化表面预应力设计,在陶瓷构件表面能够形成一层高度压缩应力,从而阻止裂纹扩展,并抵消外加拉应力,达到提高陶瓷的强度及损伤容限的目的。这种预应力设计理论和规程可应用到结构陶瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷等不同领域,具有明显的通用性和广泛性,且简单、经济,不受构件尺寸和形状的限制,因此极具应用前景。     

基于应变诱导控制陶瓷预制裂纹的方法及断裂韧性评价

提出了一种简单通用的陶瓷预制裂纹新技术,在陶瓷样品上预先切出一个斜切口作为裂纹诱导源,将陶瓷与匡字型的金属梁紧密粘结在一起后进行三点弯曲加载,使样品受到下拉上压的弯曲载荷,利用金属变形对陶瓷裂纹扩展的应变约束,调整陶瓷受拉区高度可获得含不同裂纹长度的样品。对典型陶瓷Al₂O₃、SiC和Si₃N₄进行了预制裂纹试验,利用声发射技术(AE)监测陶瓷中裂纹的扩展过程,采用单边预裂纹梁法(SEPB)测量其断裂韧性。结果表明:该方法操作简便,预制裂纹成功率达到80%以上,测得的Al₂O₃、SiC和Si₃N₄断裂韧性分别为4.45±0.41 MPa·m^1/2、3.45±0.34 MPa·m^1/2和5.23±0.49 MPa·m^1/2。     

核废料高放废液玻璃固化焦耳炉出料管受力分析

避免出料管破裂或断裂是保证核废料高放废液玻璃固化进程的重要措施之一。通过建立力学模型,分析了服役工况下不同因素对出料管的受力作用及应力大小。结果表明,熔融高放废液玻璃固化料静水压力作用和玻璃固化料及出料管自重作用导致的出料管最大拉应力,远小于出料管不同服役温度时对应的拉伸强度,其对出料管破裂风险影响极低。出料管在停止出料阶段,同时承受固化料对其作用的静水压力和内外壁温差导致的热应力叠加作用,由此导致的最大拉应力分布在出料管内壁,且足以对出料管产生明显不利影响。通过对出料管内、外径进行优化设计,可降低服役过程中导致的最大拉应力值,从而保障出料管的安全可靠应用。     

门窗幕墙用钢化玻璃中杂质和缺陷的在线检测技术浅析

本文简要分析了门窗幕墙用钢化玻璃中杂质和缺陷的在线检测技术。我国大多数的门窗和幕墙都是采用钢化玻璃,当钢化玻璃中存在杂质和缺陷的时候会产生应力集中。根据透射式光弹原理,通过自然光和暗箱检偏器设计,形成一种无能耗的光强差。利用起偏片和检偏片两边的透射光强差的变化获取幕墙钢化玻璃的应力条纹图像,然后对应力条纹进行图像处理和分析,找出应力条纹图像中的奇异或突变点,包括应力集中点。对这些区域进一步放大分析处理,并利用X-射线、扫描电镜等分析手段,可以确定杂质或缺陷的类型、尺寸以及位置。     

残余应力对涂覆Al2O3涂层的ZrO2陶瓷的强度和裂纹扩展阻力的影响

本研究在ZrO₂基体表面涂覆一薄层Al₂O₃涂层, 利用基体与涂层之间热膨胀系数不匹配, 在Al₂O₃-ZrO₂预应力陶瓷(简称A_CZ_S预应力陶瓷)表层引入压应力。采用维氏压痕法评价残余应力对A_CZ_S预应力陶瓷的表层和基体中裂纹扩展阻力的影响。理论分析结合实验结果表明: 表层的压应力使得A_CZ_S预应力陶瓷的裂纹扩展阻力增大, 最终导致强度和损伤容限提高; 且A_CZ_S预应力陶瓷表层的压应力和裂纹扩展阻力随着基体截面积与涂层截面积比值的增加而增大。当ZrO₂基体表层的Al₂O₃涂层厚度为40 μm时, 表层压应力使A_CZ_S预应力陶瓷的弯曲强度达到(1207±20) MPa, 相比于同种工艺下制备的ZrO₂陶瓷强度提高了32%, 同时也是Al₂O₃强度的3倍。此外, A_CZ_S预应力陶瓷也表现出很好的抗热震性能。     

陶瓷断裂韧性测试方法准确性和简便性比较分析

陶瓷是一种典型的脆性材料,如何能准确测量其断裂韧性是与陶瓷材料设计、制备和服役安全密切相关的一个研究重点。目前陶瓷断裂韧性测试方法有10余种,根据引发或诱导裂纹产生方式可分为压痕法、切口梁法、预裂纹梁法和其他方法。针对既能保障陶瓷断裂韧性测量结果的准确性,又能满足工程试验操作简便性的要求,综述了常用的压痕法、切口梁法、预裂纹梁法等3类测试方法的特点,结合所提出的新方法,对所述陶瓷断裂韧性测试方法的难点、优缺点及适用范围提出了几点建议。     

压痕法和十字交叉法评价类金刚石硬质涂层的界面结合强度

涂层与基体界面结合强度是硬质涂层材料一个关键的性能指标。应用压痕法和十字交叉法测试了硅基/类金刚石(diamond-like carbon,DLC)涂层的界面结合强度。结果表明:利用Vickers压痕法和Hertz压痕法测量所得硅基/DLC涂层的临界载荷分别为0.981N和300N。用Vickers压痕法测量时,载荷达到临界载荷后涂层将产生环状开裂,当载荷进一步增大时,还会产生径向裂纹;对于Hertz压痕法,载荷从300N增加到800N时,涂层环状裂纹从1个增加到4个。通过采用十字交叉法测量得到硅基/DLC涂层界面拉伸强度和剪切强度分别为(8.9±2.7)MPa和(20.1±2.6)MPa,表明该涂层抗剪切性能良好,拉伸分离后界面比剪切分离后界面的均匀性更好。压痕法和十字交叉法评价硬质涂层的界面强度简单易行,结果准确,具有广泛的应用前景。     

基于突变理论与模糊集的玻璃幕墙安全可靠性评价

本文应用突变理论与模糊数学相结合的方法对玻璃幕墙安全可靠性进行了评价,能发现建筑物中各影响因子是否存在安全隐患。运用归一公式确定各指标对上层目标重要性的确定性量化,不需要考虑指标的主观权重,因而评价结果客观、准确。