ZrO2增韧Al2O3陶瓷的力学性能和增韧机制

复合材料学报, 2015, 32(3): 776-781. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20140620.001

ZrO2增韧Al2O3陶瓷的力学性能和增韧机制

任会兰 ^1, , 龙波 ^2, , 宁建国 ^3, , 褚亮 ^4,

1.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京,100081

2.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京,100081

3.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京,100081

4.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京,100081

基金项目: 材料强度与结构冲击山西省重点实验室开放基金(14-080100-02) 国家自然科学基金(11172045) 爆炸科学与技术国家重点实验室自主课题(YBKT13-04)

关键词：陶瓷 , ZrO2 , Al2O3 , 断裂韧性 , 增韧机制

Mechanical properties and toughening mechanisms of ZrO2 toughened Al2O3 ceramics

Keywords： ceramic , ZrO2 , Al2O3 , fracture toughness , toughening mechanisms

对通过热压烧结法制备的3种陶瓷99.5vol％ Al2O3 (AD995)、ZrO2(15vol％)/Al2O3和ZrO2(25vol％)/Al2O3的力学性能和增韧机制进行了实验和理论研究.基于复合材料细观力学理论并考虑ZrO2的相变特性,建立了描述ZrO2/Al2O3陶瓷力学性能的本构模型.结果表明:ZrO2的加入细化了基体Al2O3晶粒,ZrO2/Al2O3陶瓷的致密性得到提高;3种陶瓷试件的破坏呈现小变形到脆性破坏的特点,压缩加载下试件应力-应变曲线近似为线性关系;AD995陶瓷的断裂韧性为5.65 MPa·m1/2,ZrO2(25 vol％)/Al2O3陶瓷的断裂韧性为8.42 MPa· m1/2,提高了近50％;随ZrO2增韧相含量的增加,ZrO2/Al2O3陶瓷的弹性模量降低而断裂韧性增加,这一变化趋势与实验结果有良好的一致性.

参考文献

[1]	冯伟;谢志鹏;薛伟江;薛文东.Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的低温力学性能和热学性能[J].硅酸盐学报,2012(3):379-384.
[2]	宋亚林;赵忠民;张龙;杨权;曲振声.超重力下燃烧合成ZrO2（4Y）/Al2O3的成分、显微组织与力学性能[J].复合材料学报,2009(3):138-146.
[3]	张先锋;李永池;于少娟.氧化锆增韧陶瓷抗射流侵彻实验研究[J].实验力学,2007(6):631-636.
[4]	宁建国;任会兰;方敏杰.基于椭圆形微裂纹演化与汇合的准脆性材料本构模型[J].科学通报,2012(21):1978-1986.

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