4期 钱晓倩等:层状复合陶瓷强韧化机制及其优化设计因素 525 也影响裂纹偏转.而优化设计的目的就是要求界面有一个适当的粘接强度,得到最佳的强度 和韧性 界面凹凸度对界面粘接强度的影响很大,它的增加能加大界面处层与层之间的接触面积 和机械关联,抑制它们的相对位移,抑制软内层的蠕变,提高界面脱层强度 Z CHEN等用A2O3和金属N设计了两 种类型,一种界面相当平滑,另一种界面 凹凸不平(图4).在1100C时和120MPa (最外层A2O3处于最大的拉伸应力)下测 试,类型I测试25mn后发现脱层,过7mna) Smooth surface (bi Tortuous surface 后样品脱层完毕,寿命是32min,类型Ⅱ的 寿命是6.25h,提高近13倍,这是因为高强4NAO层状复合的两种类型 度的A2O3和高温时较韧的N有较好的结合Fg4 No types of N/Au2O2 laminated composites 度 (a)Smoth surface:(b)Tortuous suface 5结语 目前层状复合陶瓷研究的比较广泛,已开始从收集和整理实验结果的阶段逐步形成理 论,并开始向应用方向发展 增高单层的强度、降低层的厚度、恰当增加界面粘接强度,是提高层状陶瓷材料断裂韧 性的主要措施,在此基础上,层状复合结构和一些成熟的增韧技术联合使用就更好,有待于 进一步的研究它们之间的协同机理 目前虽然有几种评估裂纹偏转的定性标准,但还没有对裂纹传播和偏转所发生的断层及 其能量吸收进行定量分析,进行这方面的研究是有必要的.在设计层状复合陶瓷时,为避免 耗时的试差法,又因强度、韧性之间的矛盾,经济能力的限制,前人提出了优化设计方案2 继续寻找简便合理的优化设计方案,并用计算机模拟实现,将是一项有意义的工作 参考文献 1葛曼珍,杨辉等,《材料加工和研究进展》,第二卷,化工出版社,1996,5:287 2 Chartier T. Merle d Besson J L.J Eno Ceram Sac. 1995. 15: 10 3 Suchanek Wojciech Yashima Masatom, et al. Key Engineering Materials, 1997, 132-136(P 3): 2025-2028 lang Y, Hao HN, et al. Acta Metallurgica Sinica( English Edition), Series A: Phsical Metallurgy Materials Sci k,196,9(6):479484 5 Kovar Desidero, Tbuless Michael. Joumal d the American Ceramic Saciety, 1997,80(3): 673-679 6 Clegg w3. Acta metall. mater. 40(11):3085 7 Vandeperre L, Van Der Biest neering Materials, 1997, f 132-136(P 3): 2013-2016 8 Zheng Chen, JJ Mechplsky Jr. J Am Ceram Soc. 1993, 76(5): 1258 9 He M Y, Heredia F E, wissichek DJ, et al. Ada metall. mater, 1993, 41(4): 1223 10 Pateras S K, Hward SJ, et al. Key Engineering Matenials, 1997, 127-131(P 2): 11271136 11 Russo CJ, Harmer M P, Chan H M. J. Am. Ceram. Soc., 1992, 75(12): 3396 12 Folson C A, Zk F W, ef al.J. Am. Ceram Soc., 1992, 75(11): 2969 201994-2009ChinaAcademicJournaleLectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net也影响裂纹偏转 1 而优化设计的目的就是要求界面有一个适当的粘接强度 , 得到最佳的强度 和韧性 1 界面凹凸度对界面粘接强度的影响很大 , 它的增加能加大界面处层与层之间的接触面积 和机械关联 , 抑制它们的相对位移 , 抑制软内层的蠕变 , 提高界面脱层强度 1 图 4 NiΠAl2O3 层状复合的两种类型 Fig14 Two types of NiΠAl2O3 laminated composites (a) Smooth surface ; (b) Tortuous surface Z1CHEN 等用 Al2O3 和金属 Ni 设计了两 种类型 [8 ] , 一种界面相当平滑 , 另一种界面 凹凸不平 (图 4) 1 在 1100 . C 时和 120MPa (最外层 Al2O3 处于最大的拉伸应力) 下测 试 , 类型 I 测试 25min 后发现脱层 , 过 7min 后样品脱层完毕 , 寿命是 32min , 类型 II 的 寿命是 6125h , 提高近 13 倍 , 这是因为高强 度的 Al2O3 和高温时较韧的 Ni 有较好的结合 度 1 5 结语 目前层状复合陶瓷研究的比较广泛 , 已开始从收集和整理实验结果的阶段逐步形成理 论 , 并开始向应用方向发展 1 增高单层的强度、降低层的厚度、恰当增加界面粘接强度 , 是提高层状陶瓷材料断裂韧 性的主要措施 , 在此基础上 , 层状复合结构和一些成熟的增韧技术联合使用就更好 , 有待于 进一步的研究它们之间的协同机理 1 目前虽然有几种评估裂纹偏转的定性标准 , 但还没有对裂纹传播和偏转所发生的断层及 其能量吸收进行定量分析 , 进行这方面的研究是有必要的 1 在设计层状复合陶瓷时 , 为避免 耗时的试差法 , 又因强度、韧性之间的矛盾 , 经济能力的限制 , 前人提出了优化设计方案 [21 ,22] , 继续寻找简便合理的优化设计方案 , 并用计算机模拟实现 , 将是一项有意义的工作 1 参 考 文 献 1 葛曼珍 , 杨 辉等 1《材料加工和研究进展》, 第二卷 1 化工出版社 , 1996 , 5 : 287 2 Chartier T, Merle D , Besson J L1 J Euo Ceram Soc , 1995 , 15 : 101 3 Suchanek Wojciech , Yashima Masatomo , et al1 Key Engineering Materials , 1997 , 1322136 ( Pt 3) : 202522028 4 Huang Y, Hao H N , et al1Acta Metallurgica Sinica ( English Edition) , Series A : Physical Metallurgy & Materials Sci2 ence , 1996 , 9 ( 6) : 4792484 5 Kovar Desiderio , Thouless Michael1 Journal of the American Ceramic Society , 1997 , 80 ( 3) : 6732679 6 Clegg WJ1 Acta metall1mater1 1992 , 40 (11) : 3085 7 Vandeperre L , Van Der Biest1 Key Engineering Materials , 1997 , f 1322136 (Pt 3) : 201322016 8 Zheng Chen , J J Mecholsky Jr1 J1Am1Ceram1Soc1 , 1993 , 76 ( 5) : 1258 9 He M Y, Heredia F E , Wissμchek D J , et al1Acta metall1mater , 1993 , 41 ( 4) : 1223 10 Pateras S K, Howard S J , et al1 Key Engineering Materials , 1997 , 1272131 ( Pt 2) : 112721136 11 Russo C J , Harmer M P , Chan H M1 J1Am1Ceram1Soc1 , 1992 , 75 ( 12) : 3396 12 Folson C A , Zok F W , et al1J1Am1Ceram1Soc1 , 1992 , 75 ( 11) : 2969 4 期 钱晓倩等 : 层状复合陶瓷强韧化机制及其优化设计因素 525