恒应力下BaTiO_3单晶压痕裂纹的滞后扩展和畴变

原位研究了残余应力和外加应力导致 BaTiO_3单晶压痕裂纹在湿空气和水中的滞后扩展及畴变．结果表明：很小的外应力就可使压痕裂纹扩展,裂尖的应力场强度因子 K_1=0．242σ√c+0．0117d√YP/c^(3/2)．残余应力能使卸载压痕裂纹在湿空气和水中滞后扩展并使裂纹所围的畴变区增大．在水中外加恒应力,经过一定时间后畴变区先增大,然后才导致裂纹滞后扩展．

一种可切削玻璃陶瓷压痕裂纹在残余应力驱动下的非平衡扩展特性

本文将Ｇｕｐｔａ等人提出的用压痕实验来测定脆性材料应力腐蚀指数ｎ的方法［１］进行了改进，使其可以直接测定压痕径向裂纹在压痕塑性区残余应力驱动下非平衡扩展的Ｖ－Ｋ１关系曲线，并用这一方法对一种可切削玻璃陶瓷及其原始玻璃，分别在水及空气介质中的应力腐蚀指数ｎ及Ｖ－Ｋ１曲线进行了测定，结果表明，水显著提高裂纹扩展速率，使Ｖ－Ｋ１曲线左移，ｎ值下降，而结晶化则起相反作用．

单晶硅压痕裂纹的氢致滞后扩展

利用压痕裂纹恒载荷试样,研究了单晶硅在空气中应力腐蚀以及动态充氢时氢致滞后开裂的可能性;利用卸载的压痕裂纹试样研究了残余应力引起氢致滞后开裂的可能性.结果表明,单晶硅压痕裂纹恒载荷试样当KI=KIC时在空气中并不发生应力腐蚀.在H2SO4溶液中动态充氢,则能发生氢致滞后开裂,止裂时归一化门槛应力强度因子为KIH/KIC≈0.9.卸载压痕裂纹的残余应力在充氢过程中也能引起氢致滞后开裂,归一化门槛应力强度因子为KIH/KIC≈0.9.

单晶硅硬度压痕裂纹的特征

单晶硅硬度压痕裂纹的特征蔡传荣张琼（福州大学，福州３５０００２）单晶硅是电脑、光纤通信等重要材料，其表面受接触载符作用而容易损伤、产生裂纹直至破碎。为工程设计选材需要，国内外学者对其接触损伤有过研究［１］［２］，本文用扫描电镜观察单晶硅显微硬度压痕裂...

电场、残余应力和介质对PZT-5H铁电陶瓷压痕裂纹扩展的耦合作用

通过在硅油中加恒电场实验,研究了PZT-5H铁电陶瓷Vickers压痕裂纹的扩展行为,探讨了电场、残余应力以及介质间的耦合作用.结果表明,残余应力不足以使压痕裂纹在硅油中发生滞后扩展,只有外加恒电场E>0.2 kV/cm,电场、残余应力和介质的耦合才能使压痕裂纹在经过一个孕育期tp后发生滞后扩展.由于有效应力强度因子随裂纹扩展而下降,故压痕裂纹扩展10-30 μm后就将止裂.压痕裂纹在硅油中滞后扩展的门槛电场强度EDp=0.2 kV/cm.如外加电场大于临界电场Ep=5.25 kV/cm,电场和残余应力的耦合可使压痕裂纹瞬时扩展;保持恒电场,裂纹能继续扩展,然后止裂.如外加电场大于12.6 kV/cm,不需要残余应力协助,电致裂纹也能在光滑试样上形核、长大、连接,导致试样断裂.试样发生电致滞后断裂的门槛电场EDF=12.6 kV/cm,发生瞬时断裂的临界电场EF=19.1 kV/cm.

电场对铁电陶瓷压痕裂纹的作用

研究了极化锆钛酸铅 (PZT - 5 )铁电陶瓷压痕裂纹在硅油中电场作用下的扩展过程 .结果表明 ,当外加电场强度大于裂纹瞬时扩展临界电场强度 (Eip=5 2 5kV/cm) ,压痕裂纹能够发生瞬时扩展 ,继续保持恒电场 ,裂纹会继续扩展 .当外加电场强度小于裂纹瞬时扩展临界电场强度 ,裂纹不发生瞬时扩展 ,但保持恒定电场 ,裂纹会发生滞后扩展 .同时 ,裂纹扩展量显示各向异性 ,与垂直于电场方向裂纹相比 ,平行于电场方向的裂纹扩展量很小 .

应力和电场单独或耦合作用下PZT-5H卸载压痕裂纹的扩展

研究了不同极化状态下PZT-5H铁电陶瓷压痕裂纹在应力和电场单独作用以及耦合作用下的扩展行为结果表明, 压痕裂纹残余应力引起的应力场强度因子近似等于断裂韧性.对沿长度方向极化的试样,正、负电场均能引起压痕裂纹的扩展,但正电场的作用更大.电场和应力的耦合作用表现为对应力的线性叠加.电场引起的内应力σin=(?)YE/[1.16(1-v2)Ec],式中(?)=(2.75=5.71)×10-4,与PZT的极化状态有关.

ZrO_2/CePO_4可加工陶瓷的性能与压痕裂纹形貌

研究了CePO4加入量对ZrO2/CePO4陶瓷材料的力学性能和压痕裂纹形貌的影响。结果表明,在ZrO2组成中加入适量的CePO4可形成强弱界面相互分布的网络结构,在弱界面处裂纹可发生偏转、分支、桥联等形式,从而在保证该材料具有可加工性的同时仍可维持较高的力学性能。

玻璃陶瓷压痕裂纹扩展特性

研究压痕径向裂纹在压痕塑性区残余应力作用下的扩展特性，分别测定一种可切削玻璃陶瓷在水、空气中的应力腐蚀指数ｎ．结果表明：水显著加速裂纹扩展，使Ｖ～ＫＩ曲线左移，ｎ值下降。

恒电场下BaTiO_3陶瓷压痕裂纹的滞后扩展

在硅油中加恒电场,研究了BaTiO3铁电陶瓷上维氏压痕裂纹的瞬时扩展和滞后扩展的规律.结果表明,当电场E≥2 kV/mm时,压痕裂纹能发生瞬时扩展,瞬时扩展量随外电场升高而升高.当E≤1.5 kV/mm后,裂纹不能瞬时扩展,但在恒电场下保持一定时间后,就开始滞后扩展,大约60 h后将止裂.电场愈小,发生滞后扩展的孕育期ti愈长;当E≤0.8 kV/mm后,压痕裂纹不发生滞后扩展.随电场升高,裂纹扩展量及平均扩展速率均升高.

湿度对PZT铁电陶瓷压痕裂纹滞后扩展的影响

在不同湿度(2%、30%、98%)的空气中,研究了极化的锆钛酸铅(PZT-5)铁电陶瓷压痕裂纹在残余应力、电场作用下的滞后扩展。结果表明,当RH≤30%时残余应力不能引起PZT铁电陶瓷卸载压痕裂纹的滞后扩展,当RH=98%时,残余应力和介质的耦合作用能使压痕裂纹在经过1个孕育期后发生滞后扩展。在不同湿度(2%、30%、98%)的空气中沿试样极化方向加相同的外电场(E=1.5 kV/cm),压痕裂纹均发生滞后扩展,并且裂纹扩展量随空气湿度的增加而增大。

垂直电场下BaTiO_3单晶的畴变与压痕裂纹的演化

利用微分干涉相衬显微镜,在垂直于极化方向的电场下,对BaTiO_3单晶的畴变过程和单晶上压痕裂纹的变化过程进行了原位观察.通过对压痕周围和远离压痕区畴变过程的对比,研究了压痕对其周围畴变的影响.结果显示,面内极化试样在垂直于极化方向的面内电场作用下,原有压痕和压痕裂纹随整个试样经历90°畴变后也要发生变化,变化后其形貌与在新的极化状态下重新压制的压痕相似;对离面极化试样加面内电场时,畴变速度先增大后减小,畴变完成一半时,速度最大;而且畴变初始阶段速度呈现大小相间的振荡性.

ZrO_2基陶瓷压痕断裂韧性的测定

采用压痕裂纹(IM)法测定了无压烧结ZrO_2基陶瓷的断裂韧性(K_(1C)),并引入相对偏差概念表征K_(1C)值的精确度.结果表明,由ZrO_2基陶瓷的压痕裂纹具有巴氏裂纹特征,因而只能选择Niihara(P)方程(P表示巴氏裂纹)、Shetty方程、Laugier方程或Marshall方程等来计算K_(1C).其中,用Niihara(P)压痕方程计算的K_(1C)值最符合实际,且具有最小的相对偏差.因此,正确判断压痕裂纹类型、选择合适的压症方程及科学处理实验数据等,都将有利于提高压痕断裂韧性的测定精度.

浸蚀促进BaTiO_3单晶的畴变和裂纹扩展的研究

研究了浸蚀对极化和未极化的BaTiO3单晶中畴变和压痕裂纹扩展的影响.结果表明,对面内极化试样(即极化方向 [001],压痕面(100)),用HCl+HF水溶液浸蚀20 s,其压痕裂纹的平均长度由(140±+17)μm扩展至(211±26)μm,即增长 50％,同时压痕裂纹所围的90°畴变区也明显增大;先浸蚀再打压痕和压痕后再浸蚀所得的结果相同.其原因和浸蚀刺分子吸附 降低表面能有关.对离面极化试样(即压痕面(001)垂直于极化方向[001]),则浸蚀对其裂纹长度和畴变区基本没有影响.对未极 化试样,浸蚀使其裂纹长度从(150±21)μm增至(182±30)μm,即增长约20％,同时畴变区亦增大.

热浸铝钢等离子体电解氧化陶瓷层的微观力学特性

采用纳米压入方法表征了热浸镀铝钢表面由Al_2O_3层、Al层和FeAl层组成的复合涂层的纳米硬度、弹性模量及断裂韧性等微观力学性能,采用扫描电镜(SEM)观察了纳米压痕形貌,并分析了孔洞对陶瓷层的纳米压入行为和压痕裂纹扩展的影响.结果表明:等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层中包含许多微米和亚微米尺度的细小孔洞,陶瓷层弹性模量约为226.4 GPa,纳米硬度约为19.6 GPa.当纳米压入深度为250 nm时,所测得陶瓷层的力学参数分散性较大.与FeAl层比较,PEO陶瓷层具有较高的裂纹扩展阻力.FeAl层纳米压痕顶端产生了沿直线扩展的径向裂纹;而陶瓷层纳米压痕中除径向裂纹外出现了侧边裂纹.

测定工程陶瓷已加工表面残余应力的几种方法

本文对测定工程陶瓷已加工表面残余应力的几种方法进行了综述，简要介绍了其测量基本原理，并对这几种方法的优缺点进行了对比分析，在此基础上提出了该领域需要解决的问题。

齿科陶瓷磨抛后表面残余应力的测算与分析

目的:采用显微压痕裂纹法对使用各种打磨、抛光工具处理的陶瓷表面应力状态进行测算。方法:制作相对无应力试件,在不同加载压力下形成压痕裂纹。按照不同的磨抛方法分组,第1组为抛光组,第2～5组为磨光组,第6组为上釉对照组,在电子显微镜下观察压痕并测量裂纹长度。结果:抛光组和上釉组表面残余应力分别为:2.10Mpa、1.55Mpa,磨光组表面残余应力分别为:-17.01Mpa、-7.54Mpa、-3.24Mpa、-3.78Mpa。结论:磨光可使齿科陶瓷表面处于拉应力状态,抛光和上釉可使其转变为压应力状态,有利于提高其机械性能。

Si_3N_4/BN纤维独石陶瓷阻力曲线的研究

通过压痕小裂纹直接测量法获得 Si3N4/BN纤维独石陶瓷的阻力曲线 ,采用指数经验公式拟合了实验数据 ,对纤维独石陶瓷阻力曲线具有的独特的阶梯状进行分析 ,并对纤维独石陶瓷具有高韧性的机理作了研究通过压痕小裂纹直接测量法获得 Si3N4/ BN纤维独石陶瓷的阻力曲线 ,采用指数经验公式拟合了实验数据 ,对纤维独石陶瓷阻力曲线具有的独特的阶梯状进行分析 。

F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃结构及性能的影响

本文运用差示扫描量热分析（DSC）、显微硬度仪、偏光显微镜、x射线衍射分析（XKD）和电子探针扫描电镜（SEM）研究了F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的力学性能的影响。结果表明：F的引入，玻璃析晶峰温度均逐渐降低。样品的硬度及弹性模量随F的加入而降低。外加F达到1％时，开始有层片状氟金云母析出，氟金云母含量随F的增加而增多。层片状氟金云母的析出有利于阻止裂纹的扩展，外加F达到1％，样品的压痕裂纹发生偏转，一定程度上起到增韧作用，抗折强度达最大为158．798MPa。