导　　师： 饶平根

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 准确评价陶瓷断裂韧性一直以来都备受材料研究工作者的关注,但传统的断裂韧性测试方法都有其各自的缺点,要么无法准确测定陶瓷材料的真实断裂韧性,要么由于制样困难而难以被推广。本课题利用飞秒激光在陶瓷试样上成功预制出了尖端半径小于0.5μm的超尖V切口,对传统的SEVNB法进行改进,旨在快速、准确、可靠地评价陶瓷材料的真实断裂韧性,为合理设计、选材和更广泛应用陶瓷材料提供依据。为了研究飞秒激光热效应对改良的SEVNB法测试断裂韧性的影响,用飞秒激光分别在烧结的陶瓷试样和陶瓷生坯上加工出超尖V切口,在烧结的样品上加工的V切口尖端不存微裂纹区,而是在V切口的表面存在约2μm厚的熔融层。生坯上的V切口经烧结后,V切口尖端的尖锐程度并没有改变,同时,V切口尖端由飞秒激光热效应引起的材料结构与材料基体中的结构相同。通过对比两种V切口测得的3Y-TZP、AlO和8Y-FSZ样品的断裂韧性,发现飞秒激光热效应对断裂韧性测试的影响可以忽略。为了研究切口深度对改良的SEVNB法测试陶瓷材料断裂韧性的影响,先用金刚石刀片分别在1.5Y/3Ca/6.5Al/1.5Si-PSZ、2.5Y-TZP、3Y-TZP、AlO和8Y-FSZ陶瓷试样上加工出不同深度的U型槽,再用飞秒激光在U型槽底部预制超尖V切口,经改良的SEVNB法测试断裂韧性后发现,具有较强R阻力曲线的陶瓷样品,其真实断裂韧性测试需要更深的切口深度,对于无R阻力曲线或者R阻力曲线很弱的陶瓷样品,较浅或者较深的切口都可以用于其真实断裂韧性的测试。同时,切口深度a/w(a:切口深度,w:样品厚度)在0.56-0.72之间时,可以用于钇稳定氧化锆陶瓷真实断裂韧性的测试。为了研究改良的SEVNB法测试断裂韧性的应力-位移曲线,用改良的SEVNB法对SiN、3Y-TZP、SiC和8Y-FSZ四种陶瓷样品的断裂韧性进行评价,结果发现具有较强R阻力曲线的陶瓷材

关 键 词： 断裂韧性 改良的 法 飞秒激光 显微结构 裂纹扩展 晶粒尺寸

领　　域： []