納米復(fù)相陶瓷在超聲振動(dòng)作用下的蠕變特性研究.pdf_第1頁
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1、由于陶瓷材料有許多優(yōu)越性能,如高硬度、高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、耐燒蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn),使得它在航天航空,汽車,能源,電子,化工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但陶瓷材料特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu),由于其脆性很大,使得內(nèi)部缺陷敏感,內(nèi)部的裂紋一旦產(chǎn)生就會(huì)迅速的發(fā)展,使材料迅速斷裂。蠕變作為陶瓷的一種特殊的力學(xué)性能,引起了陶瓷界同仁的廣泛關(guān)注,成為陶瓷界目前研究的一個(gè)熱點(diǎn),本文從超聲振動(dòng)和普通條件兩種情況下做了對(duì)比試驗(yàn),得出超聲振動(dòng)可以改變陶瓷的力學(xué)性能,

2、尤其對(duì)高溫下陶瓷的蠕變力學(xué)性能有一定的影響。主要從以下幾個(gè)方面做了研究:
  1、提出了納米復(fù)相陶瓷在超聲振動(dòng)條件下的拉伸蠕變斷裂模擬試驗(yàn)方法,通過試驗(yàn)表明施加超聲振動(dòng)(頻率f=20khz)時(shí),試件所需循環(huán)應(yīng)力減小約25%,驗(yàn)證了非局部理論中的重要結(jié)論:當(dāng)超聲振動(dòng)作用于材料上時(shí),存在波的散射、力的衰減現(xiàn)象。
  2、通過對(duì)超聲振動(dòng)下ZTA納米復(fù)相陶瓷材料循環(huán)疲勞特性的試驗(yàn),得出了超聲振動(dòng)對(duì)裂紋擴(kuò)展方式的影響規(guī)律。從電子掃描顯

3、微鏡觀察斷口微觀形貌可以得出超聲振動(dòng)作用改變了陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)及其蠕變力學(xué)性能,對(duì)比了普通條件和超聲振動(dòng)下的蠕變斷裂機(jī)理。即普通條件下斷裂行為為晶界擴(kuò)散蠕變即Coble蠕變,而超聲振動(dòng)下的斷裂行為為晶粒擴(kuò)散蠕變即Nabarro-Herring蠕變。通過該斷裂試驗(yàn)得出沿晶斷裂是普通條件下主要斷裂模式,而穿晶斷裂是超聲振動(dòng)條件下主要的斷裂模式,施加超聲振動(dòng)可以延緩陶瓷材料的斷裂壽命。
  3、從理論上分析了納米復(fù)相陶瓷材料蠕變損傷的

4、發(fā)育過程,并通過相關(guān)模型分析了蠕變裂紋緩慢的擴(kuò)展機(jī)理。利用三點(diǎn)彎曲法對(duì)納米陶瓷進(jìn)行了高溫蠕變?cè)囼?yàn)研究,得到了影響納米陶瓷蠕變的因數(shù)除跟溫度有關(guān)外,還與材料的微觀結(jié)構(gòu)以及晶粒大小有關(guān)。
  4、試驗(yàn)對(duì)比了超聲振動(dòng)和普通兩種振動(dòng)方式在同一條件下的蠕變特性,結(jié)果表明,在相同的作用時(shí)間內(nèi),超聲振動(dòng)下初始階段的蠕變速率明顯高于普通條件下的蠕變速率,達(dá)到穩(wěn)定階段后變化緩慢。利用非局部理論得出,超聲振動(dòng)時(shí)的波長與內(nèi)部粒子間有一定的長程作用力,使

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