ZrO2纳微米纤维自增韧Al2O3陶瓷力学测试与断裂分析

通过对原位生长ZrO2纳微米纤维自增韧Al2O3基陶瓷的三点弯曲、单边切口梁与Vickers压痕测试,发现陶瓷硬度、弯曲强度与断裂韧性在ZrO2质量分数为35%时出现极大值.经SEM观察与XRD分析,发现裂纹扩展主要受含ZrO2纳微米纤维的α-Al2O3基棒晶控制,诱发裂纹偏转增韧机制,并伴随着相变增韧机制.     

纳米SiO_2增韧改性环氧乙烯基酯树脂的性能研究

为了对环氧乙烯基酯树脂(EVER)进行增韧改性,采用KH570硅烷偶联剂对纳米SiO2进行表面处理,考察了纳米SiO2表面改性及其质量分数对EVER力学性能的影响。经过偶联剂处理的纳米SiO2复合材料在树脂基体中具备更好的分散性和相容性,力学性能明显优于纯EVER材料和未经偶联剂处理的复合材料。纳米SiO2质量分数为3%时,纳米SiO2复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度分别比纯EVER材料提高了42.10%,43.38%和91.91%;纳米SiO2质量分数为4%时,纳米SiO2复合材料的拉伸模量比纯EVER材料提高了34.57%。通过观察冲击断面的SEM照片,分析了纳米SiO2增韧改性的作用机理。结果表明:纳米SiO2增韧改性的关键在于诱发基体产生银纹,使其对裂纹扩展起到钝化、阻碍的作用。     

燃烧合成原位增韧氧化铝基复合陶瓷的显微结构与力学性能

通过燃烧合成技术制备出了氧化铝棒晶为基的Al2O3/ZrO2复合陶瓷棒材,研究了大体积Al2O3/ZrO2复合陶瓷的显微结构及力学性能.经对其性能测试发现,陶瓷的硬度和断裂韧性最高可达22.1 GPa和9.16 MPa·m0.5;通过对裂纹扩展路径观察,发现材料增韧是通过以氧化铝棒晶桥接与拔出增韧为主并伴有α-Al2O3片晶桥接多重增韧机制予以实现;经实验分析,可进一步认为以增大燃烧放热量来提高实际熔体温度,并在离心力作用下,进行材料高温高压合成,可显著提升材料的强韧性.     

超细粒子对环氧树脂的增韧改性研究

用NW-2辛酯偶联剂改性过的复合氧化锌(ZnO)超细粒子对环氧树脂进行增韧,借助于SEM和力学性能测试手段研究了ZnO粒子的形貌以及NW-2辛酯偶联剂改性复合ZnO粒子在环氧树脂体系中的增韧情况及其机理.结果表明:经过NW-2辛酯偶联剂改性的复合超细ZnO粒子对环氧树脂具备良好的增韧效果.     

以应变能释放率判据为基础的Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹相变增韧计算

以应变能释放率判据为基础 ,采用压力敏感准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅰ -Ⅱ混合型裂纹的增韧效应进行了理论计算 ,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式。结果表明 :相变对静止裂纹有负屏蔽效应 ,并随KⅡ/KⅠ 的比值增大而增大 ;对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数有关外 ,还随KⅡ/KⅠ的比值增大而减小。     

氧化锆陶瓷Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹的综合相变增韧作用

采用综合相变准则和应变能释放率判据对氧化锆陶瓷Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹的增韧结果进行了理论计算。分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变增韧的理论表达式。结果表明:综合相变对静止裂纹有微小的负屏蔽效应,对扩展裂纹的增初结果与材料的剪切模量、相变尾区高度和相变体积分数成正比,并且增韧值随着K_Ⅲ/K_Ⅱ比值的增大而减小,表明相变对Ⅱ型裂纹的增韧效果相对Ⅲ型裂纹更显著。