Al_2O_3/ZrO_2(3Y)快速凝固共晶复合陶瓷显微结构、裂纹桥接与增韧

通过在铝热剂中添加适量的ZrO(23Y)粉末,借助燃烧合成及远离平衡态下的快速凝固方式,制备出Al2O3/ZrO2(3Y)共晶复合陶瓷。XRD,SEM与EPMA分析得出,陶瓷基体是由t-ZrO2纳微米纤维镶嵌于其上、长径比为10.0～14.0且呈随机生长的氧化铝棒晶及少量的α-Al2O3片晶构成。结合裂纹扩展路径与棒晶内部结构,可认为因共晶凝固所形成的、存在于蓝宝石棒晶上的高密度异相界面及因共晶两相热膨胀失配所诱发的高残余压应力,蓝宝石棒晶得以强化,因而陶瓷的主要增韧机制来自因蓝宝石棒晶裂纹桥接所产生的内部弹性应变能释放及因高能、大角度晶界解离所诱发的能量消耗,并伴随着因片晶摩擦互锁效应所造成的能量耗散过程。

纤维增强陶瓷复合材料中桥接裂纹问题的等效杂质模型分析

1.引言 纤维增强陶瓷复合材料承受沿纤维方向单向拉伸载荷时,基体出现纤维桥接(bridging)裂纹现象。本文将用微观力学方法来研究这种桥接裂纹问题,改进和应用有关的杂质理论,取各向异性复合材料模型,考虑裂纹内桥接纤维离散分布建立某种等效杂质模型进行分析。

环境温度及晶界相断裂韧性对氮化硅陶瓷桥接行为的影响

针对不同温度下(77,159,293和500 K)氮化硅陶瓷中产生的80条裂纹中的5764个裂纹偏转和428个桥接进行了统计分析;利用数值模拟方法定量研究了氮化硅陶瓷中晶界相断裂韧性对裂纹桥接行为的影响。结果表明:在不同温度下,氮化硅陶瓷中桥接形成几率随偏转角度变化趋势相似。当裂纹偏转角度为70°~90°时,桥接形成几率最高;温度变化对桥接形成影响较小。晶界断裂韧性对氮化硅陶瓷桥接有明显影响,过高或过低均不利于桥接的形成。

TiC添加量对细晶Al_2O_3-TiC复合陶瓷热震疲劳抗力的影响

热压制备了Al2O3-TiC复合陶瓷。研究了Al2O3-TiC复合陶瓷的热震疲劳机制和TiC的添加量对其热震疲劳抗力的影响。热震过程中的微裂纹,裂纹桥接和偏转,热震裂纹表面的“碎粒”及粗糙性等的共同作用是Al2O3-TiC复合陶瓷热震疲劳产生的主要机制。具有一定微孔洞的材料,热震循环时微裂纹易于孔洞处产生,有益于热震疲劳抗力的提高。A30材料韧性最高且孔隙率最大,从而其热震循环疲劳抗力得到改善。

TiC起始粉末粒径对TiC/Al_2O_3复合陶瓷热震行为的影响

通过使用不同粒径TiC起始粉末热压制备了AT1和AT2两种不同晶粒大小的TiC/Al_2O_3复合陶瓷。研究了TiC/Al_2O_3复合陶瓷的热震循环疲劳机制和TiC起始粉末粒径对热震循环疲劳抗力的影响。TiC起始粉末粒径的调整可以控制TiC/Al_2O_3复合陶瓷的晶粒大小。AT2材料晶粒细化,其力学性能的改善是其热震循环疲劳抗力改善的根本原因。热震循环过程中的微裂纹,裂纹桥接和偏转,热震裂纹间的“碎粒”等是引起TiC/Al_2O_3复合陶瓷热震疲劳的机制。热震循环疲劳机制和细晶强化的综合作用导致了AT2材料的热震抗力有较大改善。