納米復(fù)相陶瓷在超聲振動作用下的蠕變特性研究.pdf

1、由于陶瓷材料有許多優(yōu)越性能,如高硬度、高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐燒蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點,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熱點,本文從超聲振動和普通條件兩種情況下做了對比試驗,得出超聲振動可以改變陶瓷的力學(xué)性能,

2、尤其對高溫下陶瓷的蠕變力學(xué)性能有一定的影響。主要從以下幾個方面做了研究:
　　1、提出了納米復(fù)相陶瓷在超聲振動條件下的拉伸蠕變斷裂模擬試驗方法,通過試驗表明施加超聲振動(頻率f=20khz)時,試件所需循環(huán)應(yīng)力減小約25％,驗證了非局部理論中的重要結(jié)論:當(dāng)超聲振動作用于材料上時,存在波的散射、力的衰減現(xiàn)象。
　　2、通過對超聲振動下ZTA納米復(fù)相陶瓷材料循環(huán)疲勞特性的試驗,得出了超聲振動對裂紋擴展方式的影響規(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,對比了普通條件和超聲振動下的蠕變斷裂機理。即普通條件下斷裂行為為晶界擴散蠕變即Coble蠕變,而超聲振動下的斷裂行為為晶粒擴散蠕變即Nabarro-Herring蠕變。通過該斷裂試驗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條件下主要的斷裂模式,施加超聲振動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展機理。利用三點彎曲法對納米陶瓷進行了高溫蠕變試驗研究,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、試驗對比了超聲振動和普通兩種振動方式在同一條件下的蠕變特性,結(jié)果表明,在相同的作用時間內(nèi),超聲振動下初始階段的蠕變速率明顯高于普通條件下的蠕變速率,達到穩(wěn)定階段后變化緩慢。利用非局部理論得出,超聲振動時的波長與內(nèi)部粒子間有一定的長程作用力,使