基于SEVNB法对层压陶瓷复合材料断裂韧性的研究

采用简单模压工艺制备了Al_(2)0_(3)/铁丝网夹层层压陶瓷复合材料,采用基于飞秒激光的SEVNB法测试了其在不同切口位置的断裂韧性值,分析了切口尖端半径对该材料断裂韧性测试值的影响。结果表明,Al_(2)0_(3)/铁丝网夹层层压陶瓷复合材料表现出近似脆性断裂行为,切口尖端最低点在第4层铁丝网夹层时的断裂韧性值达6.88MPa·m^(1/2),高于在第3层时的5.51 MPa·m^(1/2),略低于介于第3与第4层之间时的7.01 MPa·m^(1/2),且切口尖端半径对该材料断裂韧性测试值影响小。

SEVNB法测试陶瓷材料断裂韧性研究

通过对Al2O3,ZrO2,等常见陶瓷材料用SEVNB法和SENB法进行断裂韧性测试,结果为随着切口半径的变小,KIC的测试数据减小,当切口半径达到25μm时,断裂韧性与压痕法测试数据类似,其中氧化锆的断裂韧性约为5.3MPa·m1/2,96%氧化铝的断裂韧性为4.1MPa·m1/2。

陶瓷断裂韧性的测试方法研究

准确测量陶瓷材料的断裂韧性是对陶瓷材料进行增韧的前提,是与陶瓷材料设计、制备紧密相关的一个研究重点。为了准确掌握测量陶瓷材料的断裂韧性数值(KIC值)的方法,文章首先对IM、SEPB法、SENB法和SEVNB法陶瓷材料断裂韧性进行介绍、比较;然后重点介绍了目前国内外SEVNB法的研究进展,结果表明SEVNB法是一种可靠、准确的测试陶瓷材料的方法;最后对SEVNB法测试陶瓷材料断裂韧性进行了总结与展望。

单边V切口梁法测量结构陶瓷断裂韧性的研究进展

断裂韧性作为评价陶瓷材料脆性断裂的重要指标,在陶瓷断裂力学上起着关键性的作用。本文介绍单边V切口梁法测量结构陶瓷断裂韧性的发展及相关研究成果,重点讨论基于飞秒激光加工超尖V型切口的SEVNB法。采用飞秒激光在结构陶瓷试样上可获得尖端曲率半径小于0.5μm的理想切口,经实验证明,这种改良后的SEVNB法可以准确、可靠测得结构陶瓷材料的断裂韧性。同时,论文中阐述了飞秒激光加工的超尖V型切口的尖端曲率半径、切口尖端显微结构及飞秒激光产生的热应力对断裂韧性测试结果的影响,为单边V切口梁法准确、可靠地测试结构陶瓷断裂韧性提供依据。

可靠评价Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷断裂韧性研究进展

Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料被广泛应用于工程结构件、医疗器械、智能穿戴、电子器件等领域。断裂韧性作为评价陶瓷材料脆性断裂的重要指标,对于结构陶瓷的研发、制备、选材与设计具有决定性意义。本文基于飞秒激光改良后的单边V型切口梁法(SEVNB),回顾了Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料断裂韧性评价的最新研究进展。首先对于广泛应用的Y-ZrO_(2)断裂韧性进行分析,给出Y-ZrO_(2)陶瓷断裂韧性的可靠参考值,并给出传统单边切口梁(SENB)法的经验修正公式,同时导出了不同Y2O_(3)稳定剂含量的ZrO_(2)陶瓷断裂韧性经验估算公式。通过回顾基于飞秒激光改良的SEVNB法对Y-ZrO_(2)陶瓷断裂韧性的评价,发现断裂韧性最好的2mol%Y_(2)O_(3)稳定四方多晶ZrO_(2)(2Y-TZP)陶瓷的断裂韧性为6.4MPa·m^(1/2)。其次对Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷的断裂韧性进行了回顾,发现ZrO_(2)增韧Al_(2)O_(3)(ZTA)陶瓷随氧化锆含量的增加,其断裂韧性最多只能提升到增韧相ZrO_(2)的水平;在Y-ZrO_(2)中加入Al_(2)O_(3)获得Al_(2)O_(3)增强ZrO_(2)陶瓷(ADZ),发现随Al_(2)O_(3)加入量的增加,ADZ的韧性没有明显提升。回顾基于飞秒激光改良的SEVNB法对Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷断裂韧性的评价,目的在于澄清ZTA陶瓷中ZrO_(2)提升Al_(2)O_(3)断裂韧性的幅度以及ADZ陶瓷中Al_(2)O_(3)提升ZrO_(2)断裂韧性的幅度。基于飞秒激光改良的SEVNB法对Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷断裂韧性的评价,发现Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料的断裂韧性依然不高,其评价值远低于铸铁的断裂韧性(~20MPa·m^(1/2)),因此Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷的增韧依旧任重道远。本文旨在为Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料断裂韧性提供参考,为Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料的研发、测试、选材与设计提供依据。