陶瓷基復(fù)合材料(2)(編輯修改稿)
2025-05-28 23:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?p ?m 顆粒增韌 非相變第二相增韌 一、微裂紋增韌 顆粒增韌 非相變第二相增韌 二、裂紋偏轉(zhuǎn)和裂紋的橋接 顆粒增韌 延性顆粒增韌 在脆性陶瓷基體中加入第二相延性顆?？梢悦黠@提高材料的斷裂韌性。 其增韌機(jī)理： ? 裂紋尖端形成的塑性變形區(qū)導(dǎo)致裂紋尖端屏蔽 ? 延性顆粒形成的延性裂紋橋 注意： 只有當(dāng)延性顆粒與基體的 ?、 E相當(dāng)時(shí)，才能達(dá)到最佳的增韌效果。 例如，當(dāng) NaLiAlSi玻璃的 ?、 E值與鋁相當(dāng)時(shí)，加入 20%的鋁顆粒后復(fù)合材料的斷裂能從 10 J/m2 增加到 600 J / m2， 提高了 60 倍；而當(dāng)兩者的 ? 、 E值相差較大時(shí)，裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn)繞過(guò)鋁顆粒，其增韌效果較差。 顆粒增韌 相變?cè)鲰g 相變?cè)鲰g 是由于第二相粒子在裂紋尖端附近發(fā)生相變而引起體積膨脹，從而降低裂紋尖端的應(yīng)力集中，所以提高了復(fù)合材料的韌性。典型的例子是氧化鋯顆粒加入到其它的陶瓷基體中。 氧化鋯具有多種晶型，在接近熔點(diǎn)時(shí)為立方結(jié)構(gòu)（ c），冷卻至約 2300 ℃ 時(shí)為四方結(jié)構(gòu)（ t）， 在 12001100 ℃ 之間轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡睂?duì)稱結(jié)構(gòu)（ m） : 1170 ℃ 2370℃ ZrO2 ZrO2 ZrO2 (m ZrO2 ) (t ZrO2 ) (c ZrO2 ) 顆粒增韌 相變?cè)鲰g 其中由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕鄷r(shí)，具有馬氏體相變的特征，并伴隨有 3 5% 的體積膨脹。 ZTA：氧化鋯增韌 氧化鋁陶瓷 顆粒增韌 相變?cè)鲰g 應(yīng)力誘導(dǎo)相變： 如果在氧化鋯增強(qiáng)的氧化鋁陶瓷中加入某些穩(wěn)定氧化物（ Y2O MgO、 CaO等）則會(huì)抑制氧化鋯的 t m 的轉(zhuǎn)變，可能制備出全部為四方氧化鋯組成的氧化鋯多晶陶瓷。由于四方氧化鋯處于亞穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，在應(yīng)力的誘導(dǎo)下，四方氧化鋯會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毖趸啞Ｏ嘧兾漳芰慷璧K了裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展，因此不但提高了復(fù)合材料的韌性而且還提高了強(qiáng)度。 顆粒增韌 相變?cè)鲰g 顆粒增韌 相變?cè)鲰g 相變?cè)鲰g機(jī)理： ? 在裂尖相變引起的體積膨脹造成的應(yīng)力本身就有閉合 裂尖的作用。 ? 裂尖的斷裂能量有一部分被用于誘發(fā)相變了。 ? 裂紋尖端區(qū)的膨脹受到周圍基體材料的反作用，因此 顆粒受到壓應(yīng)力，當(dāng)裂尖擴(kuò)展到顆粒上時(shí)，這種壓應(yīng) 力對(duì)裂尖的擴(kuò)展也有阻礙作用。 纖維晶須增韌 纖維、晶須的增韌機(jī)理有： 裂紋的彎曲、裂紋的編轉(zhuǎn)、裂紋的橋聯(lián)、纖維脫粘 和 纖維的拔出 。 纖維晶須增韌 裂紋的彎曲與偏轉(zhuǎn) 在擴(kuò)展裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)中的增強(qiáng)相會(huì)導(dǎo)致裂紋發(fā)生彎曲和偏轉(zhuǎn)，從而干擾應(yīng)力場(chǎng)，導(dǎo)致基體的應(yīng)力強(qiáng)度 K 降低，起到阻礙裂紋擴(kuò)展的作用。 纖維晶須增韌 裂紋的彎曲與偏轉(zhuǎn) 纖維晶須增韌 纖維的脫粘 由于纖維脫粘產(chǎn)生了新的表面，因此需要能量。 纖維晶須增韌 纖維的脫粘 盡管單位面積的表面能很小，但界面面積很大，因此所有脫粘
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