北京专治疗白癜风的医院 https://yyk.39.net/bj/zhuanke/89ac7.html

陶瓷材料熔点高、硬度大、耐磨性强、耐氧化，在各个领域应用广泛。常见的先进陶瓷材料如氧化铝、氧化锆、氧化硅、碳化硅、氮化硅等，被应用于航空航天、汽车、生物医学、电子和机械设备等各行各业。但陶瓷材料的脆性是制约其发展的主要因素之一，增韧成为陶瓷材料研究领域的关键问题。

陶瓷的断裂形式

裂纹的产生很大程度上取决于材料本身，尤其是其微观结构。出现在陶瓷试样上的裂纹在二维空间上有：沿晶断裂、穿晶断裂，在三维空间上有：韧窝断裂。在陶瓷材料中裂纹是引起断裂的主要祸根。而陶瓷材料中的裂纹分为两大类：表面裂纹和内部裂纹，其中内部裂纹是引起断裂的主要因素。

1.穿晶断裂

穿晶断裂是裂纹在晶粒的内部进行扩展。穿晶断裂一般是韧性断裂，当其内部积累了大量的位错时晶粒本身的强度下降，进而导致裂纹在晶粒的内部产生。

2.沿晶断裂

沿晶断裂发生时，其裂纹扩展的路径是沿着晶界的方向，是由于晶界处有大量的脆性相或者是硬度较高的杂质粒子所引起的，会在晶界处形成缺陷，使其强度下降从而形成裂纹，并沿着强度较低的方向进行扩展。

3.韧窝断裂

按照显微孔洞聚合机理，在其受到载荷的作用下发生断裂而形成。当材料发生韧性断裂时先形成显微撕裂或显微孔洞，它们总是发生在连续变形受阻的地方。当荷载继续增加时,显微孔洞增大，同时连接部分拉长，从而形成一个断裂表面。断口上的韧窝大小、数量等微观花样与形成速度和断裂发展速度有关。通过韧窝深度及其表观特征，可以估计在发生断裂时，微观组织局部的塑性变形程度。

陶瓷的增韧形式

1.相变增韧

相变增韧是自増韧陶瓷，是一种经典的增韧机制，通过第二相的相变消耗大量裂纹扩展所需的能量，使得裂纹尖端应力松弛，阻碍裂纹的进一步扩展。同时，相变产生的体积膨胀使周围基体受压，促使其它裂纹闭合，从而提高断裂韧性和强度。这种相变增韧也称为应力诱发相变、相变诱发韧性。Zr02的相变増韧即为此类。

2.裂纹偏转增韧

裂纹偏转増韧常发生在当晶须与基体界面结合较弱时。当裂纹在扩展过程中遇到较为坚硬的晶须时，其扩展方向会被迫沿晶须的方向偏转，从而加长了裂纹的扩展路径，使得裂纹尖端的应力减小，提升了陶瓷的断裂韧性。

3.裂纹弯曲増韧

裂纹尖端与柱状晶粒子之间存在相互作用，弥散分布在基体中的的柱状晶粒子有钉扎裂纹的作用，使裂纹尖端在两粒子之间向外弯曲。裂纹尖端新裂纹表面的形成、形状的改变以及长度的增加都会消耗能量。研究表明，弥散分布的柱状晶颗粒含量越大、平均间距越小且颗粒半径较大时，微裂纹弯曲增韧作用越大。

4.柱状晶桥联和拔出増韧机制

当裂纹在其扩展路径上遇到强度较高的柱状晶粒子时，柱状晶在裂纹扩展的方向上起到桥联的作用，这种现象会阻碍裂纹的扩展。存在于裂纹尖端的柱状晶粒子受到外力，迫使其与基体分离，柱状晶粒子有着从基体中被拔出的趋势，这时柱状晶会与基体间有摩擦力的作用，同时会消耗外加载荷的能量，从而达到増韧的目的。当柱状晶从基体中被拔出时，在基体的周围产生的微裂纹会吸收更多的能量，也有利于陶瓷材料断裂韧性的改善。

5.纳米技术增韧

纳米陶瓷由于晶粒的细化，晶界数量大大增加，同时纳米陶瓷的气孔和缺陷尺寸减小到一定尺寸就不会影响到材料的宏观强度，可使材料的强度、韧性大大增加。

参考文献：

1.典型工程陶瓷材料的断裂形式及断裂韧性研究-张震

2.注凝成型制备氮化硅基陶瓷及增韧机理的研究-李礼

预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkcf/404.html