ＳＥＶＮＢ法测试陶瓷材料断裂韧性研究

论文摘要

断裂韧性作为表征陶瓷材料的力学性能重要参数，受到越来越多研究人员的重视。断裂韧性在不同的测试方法下常常表现出不同的结果，因此，对断裂韧性测试方法的研究非常重要。SENB法是常见的陶瓷材料断裂韧性测试方法，因为其方便、较为准确而受到广泛使用。但由于切口钝化效应的存在，其测试的结果往往偏大。SEVNB法则通过小颗粒研磨膏制备切口半径小于25μm的切口，使裂纹更接近真实裂纹，从而得到更为准确的断裂韧性值。本研究中通过对氧化锆、氧化铝、氮化硅、碳化硼等常见陶瓷材料用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，氧化锆、热压烧结氮化硅、碳化硼的KIC的测试结果显著减小，当切口根部直径达到25μm时，断裂韧性与压痕法测试数据类似。其中氧化锆的切口根部直径为13μm，断裂韧性为5.3MPa*m1/2，热压烧结氮化硅的切口根部直径为9μm，断裂韧性为5.1MPa*m1/2，氮化硼的切口根部直径为7μm，断裂韧性为2.8MPa*m1/2。而对于96%氧化铝来说，随着切口根部直径减小，断裂韧性测试结果略有减小，当切口根部直径为30μm，韧性为4.3MPa*m1/2，而对于无压烧结氮化硅来说，断裂韧性的测试结果与切口根部直径没有直接的关系，其韧性约为5.5MPa*m1/2。对于氧化锆材料，本实验通过对1350℃、1450℃、1550℃、1650℃等四种不同温度烧结后进行断裂韧性测试，发现烧结温度越低，其晶粒尺寸越小，对切口根部直径越敏感。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 断裂韧性测试方法发展历史
• 1.3 压痕法测试断裂韧性
• 1.4 预制裂纹法测试断裂韧性
• 1.5 山形切口法测试断裂韧性
• 1.6 直通切口法测试断裂韧性
• 1.6.1. 直通切口法
• 1.6.2. 切口钝化效应
• 1.6.3. M-SENB
• 1.7 SEVNB法测试断裂韧性
• 1.8 氧化锆断裂韧性与晶粒尺寸
• 1.9 选题目的及研究内容
• 第2章 KIC测试样品制备及测试
• 2.1 试条制备及断裂韧性测试
• 2.1.1. 试样烧结成型
• 2.1.2. 直通切口及SEVNB切口制备
• 2.1.3. 切口深度及切口半径测试及试样断裂载荷测试
• 2.1.4. 断裂韧性测试公式
• 2.2 试样密度测试
• 2.3 压痕法测试断裂韧性
• 2.4 氧化铝断裂韧性测试结果及分析
• 2.5 氧化锆断裂韧性测试结果及分析
• 2.6 热压烧结氮化硅
• 2.7 无压烧结氮化硅
• 2.8 碳化硼
• 第3章 不同烧结温度对氧化锆断裂韧性的影响
• 3.1 不同温度烧结氧化锆密度
• 3.2 不同温度烧结氧化锆晶粒度
• 3.3 不同温度烧结氧化锆拉曼分析
• 3.4 不同温度烧结氧化锆XRD分析结果
• 3.5 压痕法测试不同温度烧结氧化锆断裂韧性
• 3.6 SEVNB法测试不同温度烧结氧化锆断裂韧性
• 3.6.1. SEVNB法测试1350℃烧结氧化锆断裂韧性
• 3.6.2. SEVNB法测试1450℃烧结氧化锆断裂韧性
• 3.6.3. SEVNB法测试1650℃烧结氧化锆断裂韧性
• 3.7 不同温度烧结的氧化锆断裂韧性对比
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果