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[交流]
【求助】请教一个断裂扩展的问题
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我做的一个二相复合材料，在用压痕法对材料断面引入裂纹后，发现裂纹的扩展是不连续的，走一下，在旁边又出现一条新的裂纹，反复3-4次才终止于基体颗粒内的第二相颗粒。请问这种扩展方式对提高材料韧性有帮助吗，其中有什么机理。如果有明白的，请教一下，如果有什么这方面的文献就更好了。非常感谢！ 5个金币，作为感谢，谢谢大家！ [ Last edited by ftc2001 on 2009-9-26 at 16:39 ] |
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ftc2001(金币+1):谢谢参与
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利用氧化锆增韧补强玻璃陶瓷的机理主要是应力诱发相变增韧、裂纹偏转增韧和微裂纹增韧。制备氧化锆增韧玻璃陶瓷的方法有：熔融法、烧结法和溶胶—凝胶法。 氧化锆在玻璃陶瓷的热处理过程中，首先析出，以t－ZrO2的形式存在。如果氧化锆晶粒从高温冷却下来时，就能以稳定的ZrO2的形式保存下来，并在基体中储存了相变弹性压应变能。当受到外力作用时，其体对氧化锆压抑作用松弛，ZrO2颗粒就发生四方到单斜的相转变，并在机体中引起微裂纹，它吸收了裂纹扩展的能量，削弱或阻止了裂纹的扩展，达到增韧补强的目的。 玻璃陶瓷基体中的氧化锆有时起不了相变增韧作用，如果它不和基体发生化学反应，二者之间存在弹性模量及膨胀系数差异，那么在基体和氧化锆之间就产生局部应力场。当扩展裂纹遇到这种局部应力场或非开裂的氧化锆颗粒时，将发生偏转，偏转的净作用是减少裂纹扩展的动力，从而也能有效提高玻璃陶瓷的强度及韧性。 如果t－ZrO2的颗粒尺寸大于自发相变的临界尺寸，那么玻璃陶瓷在冷却到室温时，t－ZrO2就会在基体中引发马氏体相变并诱发出众多微裂纹。在裂纹扩展过程中，其尖端区域形成的应力诱导相变导致了细小的微裂纹，这些裂纹都可以起到分散主裂纹尖端能量的作用，有效抑制了裂纹的扩展，提高了玻璃陶瓷的断裂韧性。 利用氧化锆增韧补强玻璃陶瓷要求氧化锆含量达到规定的百分含量。氧化锆在硅酸盐体中的溶解度不大，仅限于3～4wt％之间。即使在较高的温度下，氧化锆溶解度也不大。如在1700℃熔制的Y2O3－Al2O3－SiO2－ZrO2的溶解极限也仅为10wt％。采用熔融法制备玻璃陶瓷时，氧化锆的含量不可能太高，并且提高熔化温度，氧化锆在玻璃陶瓷中的增韧效果又受到限制。有学者采用在配合料中引入P2O5以明显增加氧化锆在硅酸盐熔体中的溶解度，有助提高氧化锆的增韧特性。 |
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