陶瓷材料Vickers硬度的压痕尺寸效应

本工作对几种陶瓷材料Ｖｉｃｋｅｒｓ 硬度的压痕尺寸效应进行了研究，证实了经典的Ｍｅｙｅｒ 方程可以很好地描述实验数据，但这一方程无助于对压痕尺寸效应物理本质的认识． 基于能量平衡考虑或新近发展起来的试样比例阻力（ＰＳＲ） 模型得到的另一个半经验公式，只能对在一个较窄的荷载范围内测得的实验数据作出准确描述． 本文提出了一个新的半经验公式用以描述所观察到的压痕尺寸效应，并就这一新公式的物理意义进行了简要的讨论．

陶瓷材料压痕韧性的统计性质

采用直接压痕法测定了钠钙硅酸盐玻璃和一种ＴｉＣ 颗粒增强Ａｌ２Ｏ３复合材料的断裂韧性．研究表明，在同一压痕压制荷载下测得的同一种材料的压痕韧性呈现出较大离散性，可以采用Ｗｅｉｂｕｌｌ分布加以较好地描述．对两种材料的试验数据的对比分析指出，压痕韧性测试值的离散性反映了材料显微结构的不均匀性对材料局部裂纹扩展阻力的影响．基于这一分析，本文建议采用直接压痕法测定材料断裂韧性时，应尽可能增大试验量，从而对压痕韧性测试结果的统计性质作出完整描述．

陶瓷材料断裂韧性测试技术在中国的研究进展

本文对近十年来中国学者在陶瓷材料断裂韧性测试技术方面所取得的进展作了简要介绍。

一种确定陶瓷材料Weibull模数的简便方法

采用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ数值模拟方法对陶瓷材料Ｗｅｉｂｕｌ模数点估计值ｍ与断裂强度测试结果的变异系数ｃｖ之间的对应关系作出了定量的描述，进而提出了一种由ｃｖ直接确定陶瓷材料Ｗｅｉｂｕｌ模数的简便方法．分析表明：由这一新方法所确定的Ｗｅｉｂｕｌ模数点估计值ｍ与由常规点估计方法获得的ｍ之间在统计学意义上没有显著差异．

陶瓷材料压痕弯曲梁中残余应力的研究

研究了Knoop压痕弯曲梁中两类不同的残余应力——表面机加工残余应力及压痕残余应力随,退火温度的变化规律,发现退火处理可以完全消除由于机加工而导致的表面残余压应力,但只能部分消除由于压痕而导致的裂纹尖端处残余拉应力。由于较高温度下的退火处理可能导致材料性能的改变,因而退火处理不是一种消除残余应力的有效方法。

陶瓷材料Knoop硬度测试中的能量平衡关系

借助于弹／塑性压痕模型，导出了一个用于描述陶瓷材料Ｋｎｏｏｐ压痕过程中能量平衡关系的表达式，并对由这一表达式所预测的压痕参数（Ｐ／ｄ）－ｄ之间存在的线性关系进行了实验验证。根据这一表达式，对陶瓷材料表现Ｋｎｏｏｐ硬度随荷载的变化关系进行了研究，指出：压痕过程中荷载所做功的额外消耗是导致表现硬度随荷载增大而降低的主要原因。

测定陶瓷材料断裂韧性的压痕弯曲梁法的改进

考虑残余应力对压痕弯曲梁应力场强度的贡献后,对相应的K_(IC)表达式进行了修正。研究表明:在合适的压痕压制荷载范围内,弯曲梁强度σ_r与压痕裂纹深度的倒数平方根(1/a)^(1/2)之间存在线性关系;压痕处的残余应力效应可以用σ_(?)-(1/a)^(1/2)直线关系式中的强度修正项加以描述。高温下强度修正项的值随温度的升高而减小,说明残余应力在高温作用下得到了部分消除;退火处理也导致了强度修正项的减小。采用强度修正项后的K_(IC)计算公式,压痕弯曲梁法可望应用于各种温度下的K_(IC)测试;由σ_(?)(1/a)^(1/2)直线斜率求得的K_(IC)值不受残余应力影响。

Knoop硬度测试中的压痕尺寸效应

从能量平衡角度对工程材料Ｋｎｏｏｐ硬度的压痕尺寸效应作出新的理论解释．认为在压痕过程中只有一部分荷载功转化为材料发生不可逆体积形变所消耗的能量；

陶瓷材料Weibull模数最小二乘估计值的统计性质

借助于MonteCarlo数值模拟技术研究了陶瓷材料Wcibull模数最小二乘估计值的统计性质，发现强度测试值样本容量N处于10～100这一较宽的范围内时，Wcibull模数估计值服从对数正态分布，而不是正态分布。

准静态纳米压痕的理论基础与数据分析

纳米压痕技术已经被广泛地用于在纳米尺度上评价材料的力学性能,而建立于1992年的经典Oliver-Pharr(OP)方法则是分析纳米压痕实验数据的最常用方法。本文详细介绍了OP方法的理论基础及其数据处理技术,并结合纳米压痕技术在陶瓷材料弹性模量及硬度测试中的应用,对影响OP方法测试精度及测试可靠性的各种可能因素进行了分析。

莫来石基陶瓷材料的压痕硬度

研究了莫来石基陶瓷材料的压痕硬度特性，以Ｆｒｏｈｌｉｃｈ等人提出的经验公式为基础，对实验数据进行了分析，提出了一种确定材料真实硬度的简便方法，并讨论了压痕弹性恢复对真实硬度实测值的影响．

TiCN颗粒强化Al2O3陶瓷压痕韧性的统计性质

采用直接压痕法测定了一种ＴｉＣＮ颗粒强化Ａｌ２Ｏ３陶瓷复合材料的断裂韧性，发现在材料表面不同位置测得的压痕韧性值不同，测试结果呈现出较大的离散性。这一离散性可能与材料表面显微结构的不均匀性有关。对１００个测试数据进行的统计分析表明，压痕韧性服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布。

热压氮化硅材料中小裂纹的稳态扩展

对一种HPSN材料中Vickers压痕裂纹的稳态扩展过程进行了研究,发现裂纹扩展阻力随着裂纹尺寸的增大而增大,由于残余应力的影响,其K_(R)～C关系曲线的形状及位置与压痕压制荷载及压痕裂纹初始尺寸有关。经退火消除残余应力后测得的K_(R)～C曲线可能反映了材料的本征性能。

关于“相变增韧陶瓷压痕开裂的力学分析”的讨论

关于“相变增韧陶瓷压痕开裂的力学分析”的讨论龚江宏（天津大学先进陶瓷研究所）直接压痕（ＤＩ）法及压痕－强度法（ＩＳＢ）测定陶瓷材料断裂韧性Ｋ＿（ＩＣ）的精度问题长期以来一直为学者们所普遍关注。最近，梁开明等￣［１］在“相变增韧陶瓷压痕开裂的力学分析”...

Y_2O_3稳定ZrO_2材料的电导活化能

在313～473K温度范围内测定了一种Y2O3稳定ZrO2材料（YSZ）的交流电导率谱,进而导出了材料的直流电导率并分析了其随温度的变化关系.研究发现:在低温下材料的电导活化能随温度的升高而增大.这一实验现象与在高温下所观察到的活化能随温度升高而降低的规律截然相反.通过分析材料中氧空位的解缔及迁移机制,对YSZ材料中电导活化能随温度的变化关系作出了一个合理的解释.

长余辉光致发光玻璃的制备及其性能研究

利用传统陶瓷制备方法合成了SrAl2 O4:Eu ,Dy长余辉发光粉体 ,该磷光体主发射波长位于 5 2 0nm ,余辉时间长达 8h以上 .并以硼硅酸盐低熔点玻璃为底材 ,掺杂该发光粉体 ,在一定温度下烧成 ,制得长余辉发光玻璃 .研究表明 ,烧成温度对该玻璃的发光性能影响较大 ,随着温度的升高 ,发光强度及余辉时间明显下降 .四点弯曲法测定试样的断裂强度约为 44 .3 3± 2 .65MPa ,Knoop压痕弯曲梁法测定试样的断裂韧性为0 .5 5MPa·m12 .

添加剂对ZrO_2材料高温电导率的影响

研究了（Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ）复合掺杂ＺｒＯ２材料中，添加剂含量对材料电导率σ、电导活化能Ｅ以及电导常数σ０的影响规律，发现Ｅ与σ０之间存在显著的线性关系。（Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ）复合掺杂ＺｒＯ２材料系统存在一个特征温度Ｔ０，当Ｔ＜Ｔ０时，电导活化能较高的材料电导率较低；而当Ｔ＞Ｔ０时，电导活化能较高的材料则表现出较高的电导率。

氮化硅陶瓷刀具表面涂覆高硬耐磨氮化钛涂层研究

用高能量密度脉冲等离子体于室温下在氮化硅陶瓷刀具上成功沉积了高硬耐磨的氮化钛涂层。薄膜厚度用光学显微镜和俄歇电子能谱仪测定,薄膜元素和相组成与分布分别用俄歇电子能谱仪、X光电子能谱以及X光衍射仪测定,薄膜微观结构用扫描电镜观察,薄膜表面粗糙度用光学显微镜测定,薄膜力学性能由纳米压痕实验和纳米划痕实验确定,薄膜的磨损性能用工业条件下的切削实验评价。实验结果表明,在最优化条件下,涂层与基体的结合力很好,纳米划痕实验临界载荷达80 mN以上;氮化钛涂层具有很高的硬度和杨氏模量,分别达28 GPa和350 GPa以上。涂层刀具用于HB达2 200 MPa^2 300 MPa的HT250钢切削实验表明,刀具耐磨损能力增强,寿命明显提高。

氧化锆基固体电解质材料与温度无关的离子电导活化能(英文)

氧化锆(ZrO2)基固体电解质材料的离子电导率随温度的变化关系呈现非线性Arrhenius特征；相应地，由经典的Arrhenius公式计算得到的电导活化能是一个与温度有关的参数.本文通过对实验获得的几种Y2O3稳定立方ZrO2(YSZ) 材料的电导率－温度关系的分析，对经典的Arrhenius公式进行了修正.由修正后的Arrhenius公式计算得到的电导活化能是一个与温度无关的常数.此外，还进一步借助于物理化学中的过渡状态理论，从材料离子导电机制出发对这一与温度无关的电导活化能的合理性进行了讨论,发现这一活化能在数值上与理论计算结果吻合得很好.

(Y_2O_3,Yb_2O_3)复合掺杂ZrO_2材料的中低温电导率

采用交流复阻抗技术对 (Y2 O3,Yb2 O3)复合掺杂ZrO2材料在 5 73～ 873K这一温度范围的离子电导率随组成的变化关系进行了研究 ,发现在ZrO2 Y2 O3 系统中加入Yb2 O3 会使得材料在中低温区域电导率降低。用经典的Arrhenius公式对实验数据进行的分析表明 ,电导率降低的原因在于Yb3 + 与结构中氧空位之间的缔合比Y3+ 与氧空位之间的缔合更甚 。