四方相氧化锆陶瓷（3Y-TZP）压痕响应的试验研究
发布时间：2021-09-30 06:50
氧化锆（ZrO2）陶瓷是一种力学性能优异的新型陶瓷,不仅硬度高、耐磨损、稳定性极佳,同时具有抗化学腐蚀的能力。人们为了更好的使用这种陶瓷,开始尝试在氧化锆中添加不同的添加剂,其中加入3mol%氧化钇（Y2O3）氧化剂得到的氧化钇稳定的四方多晶氧化锆（3Y-TZP）是其中的研究重点之一,这类材料室温高温下具有良好的力学性能。前人就氧化锆陶瓷材料性能研究大都集中在晶格结构与成分分析,由于微纳米压痕测试方法具有测试精度高、测试方法简便易行且无须特殊制备试样等优点,可见利用微纳米压痕测试方法,研究揭示氧化锆陶瓷材料微观力学行为具有重要意义。首先,本文对利用纳米压痕技术测量陶瓷材料力学性能的国内外发展现状进行了分析,并对其他力学测试方法作了简要介绍,进而明确了采用纳米压痕测试技术研究开展3Y-TZP的微观力学性能分析。在此基础上,本文探寻不同含量Y2O3添加剂对氧化锆陶瓷增韧机制的详细路线,使用压痕法研究ZrO2陶瓷的断裂韧性。采用多功能维氏硬度计Zwick ZHU...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多层SiC/TaC陶瓷复合界面纳米压痕测试点及压痕硬度和杨氏模量值
（a）测试点 （b）压痕硬度和杨氏模量值图 1.2 多层 SiC/TaC 陶瓷复合界面纳米压痕测试点及压痕硬度和杨氏模量值Milhans 等人于 2011 年[5]研究了固体氧化物燃料电池玻璃陶瓷密封材料 G18 在高温的力学性能，对 G18 样品进行 4 小时或 100 小时的时效处理，得到结晶度不同的样品。过纳米压痕测量了降低的模量、硬度和随时间变化的行为。纳米压痕在室温 550、650 750℃下进行，结果表明，随着温度的升高，降低的模量减小，玻璃化转变温度以上的模明显降低。对于 4 小时老化的样品，硬度通常随温度升高而降低驻留试验表明，蠕变随度的升高而增大，随老化时间的延长而减小。北京航空制造工程研究所利尚可[6]，赵志勇等人于 2014 年用利纳米压痕测试技术，如图 1.3 所示，采用恒定加载速率法，发现了烧结温度分别为 1600℃、1650℃、1700℃超细晶陶瓷在载荷保持阶段均发生了明显的蠕变变形，而且在相同的载荷下的蠕变位移随着烧结温度的升高而增大。
、西安交通大学的蒋庄德团队、中科院力学研究所的张泰华团队、以及吉林大学团队。值得一提的是，目前国外压痕仪已经实现了商业化，美国的 MTS[8]、，英国的 MM的 CSM[10],Hysitron[11]等公司占领了压痕仪市场的大部分份额，国外的商业化压所示。（a）MTS 公司 Nano indenter G200[8]（b）MML 公司 NanoTest 系统[9]
【参考文献】：
期刊论文
[1]成组不等径直槽丝锥的优化设计及有限元分析[J]. 王晓煜,张洋,李荣华,周颖. 大连交通大学学报. 2016(06)
[2]三种测试陶瓷材料断裂韧性的国际标准方法比较[J]. 王家梁,马德军,董芮寒,孙亮. 计量技术. 2015 (12)
[3]有限元及其在现代机械工程中的运用[J]. 孙建民,徐冰晶. 科技与企业. 2015(12)
[4]基于纳米压痕测试的超细晶Si2N2O-Si3N4陶瓷室温蠕变特性[J]. 尚可,赵志勇,侯红亮. 精密成形工程. 2014(05)
[5]单边切口梁法测试针刺C/C复合材料断裂韧性[J]. 王富强,嵇阿琳,白侠,程文,崔红. 固体火箭技术. 2013(04)
[6]激光感应复合快速熔覆功能梯度YSZ/NiCrAlY涂层的研究（英文）[J]. 周圣丰,戴晓琴,熊征,张天佑. 中国激光. 2013(04)
[7]有限单元法概述及其基本概念的分析[J]. 孙洪铁. 山西建筑. 2012(14)
[8]活节螺栓法兰垫片连接系统有限元分析与结构改进[J]. 王定标,姜逢章,雷风林,黄刘刚. 机械设计与制造. 2011(01)
[9]大型通用有限元工程分析软件ANSYS在力学教学中的应用[J]. 阿巴白克里·阿布拉. 价值工程. 2010(01)
[10]刚性法兰连接节点有限元分析[J]. 曾程. 电网与水力发电进展. 2008(02)
博士论文
[1]蛋盒型结构性能分析及成形工艺优化研究[D]. 王远.北京科技大学 2018
[2]压痕/划痕测试若干理论与基于自制仪器的试验研究[D]. 黄虎.吉林大学 2014
[3]纳米压痕过程的多尺度准连续介质法研究[D]. 黎军顽.复旦大学 2010
[4]压电步进二维精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘国嵩.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于单边V型切口梁法（SEVNB）氧化锆陶瓷断裂韧性及相变增韧的研究[D]. 刘昊.华南理工大学 2017
[2]材料样品表面粗糙度对纳米压痕测试结果的影响研究[D]. 沈林.吉林大学 2012
本文编号：3415332
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多层SiC/TaC陶瓷复合界面纳米压痕测试点及压痕硬度和杨氏模量值
（a）测试点 （b）压痕硬度和杨氏模量值图 1.2 多层 SiC/TaC 陶瓷复合界面纳米压痕测试点及压痕硬度和杨氏模量值Milhans 等人于 2011 年[5]研究了固体氧化物燃料电池玻璃陶瓷密封材料 G18 在高温的力学性能，对 G18 样品进行 4 小时或 100 小时的时效处理，得到结晶度不同的样品。过纳米压痕测量了降低的模量、硬度和随时间变化的行为。纳米压痕在室温 550、650 750℃下进行，结果表明，随着温度的升高，降低的模量减小，玻璃化转变温度以上的模明显降低。对于 4 小时老化的样品，硬度通常随温度升高而降低驻留试验表明，蠕变随度的升高而增大，随老化时间的延长而减小。北京航空制造工程研究所利尚可[6]，赵志勇等人于 2014 年用利纳米压痕测试技术，如图 1.3 所示，采用恒定加载速率法，发现了烧结温度分别为 1600℃、1650℃、1700℃超细晶陶瓷在载荷保持阶段均发生了明显的蠕变变形，而且在相同的载荷下的蠕变位移随着烧结温度的升高而增大。
、西安交通大学的蒋庄德团队、中科院力学研究所的张泰华团队、以及吉林大学团队。值得一提的是，目前国外压痕仪已经实现了商业化，美国的 MTS[8]、，英国的 MM的 CSM[10],Hysitron[11]等公司占领了压痕仪市场的大部分份额，国外的商业化压所示。（a）MTS 公司 Nano indenter G200[8]（b）MML 公司 NanoTest 系统[9]
【参考文献】：
期刊论文
[1]成组不等径直槽丝锥的优化设计及有限元分析[J]. 王晓煜,张洋,李荣华,周颖. 大连交通大学学报. 2016(06)
[2]三种测试陶瓷材料断裂韧性的国际标准方法比较[J]. 王家梁,马德军,董芮寒,孙亮. 计量技术. 2015 (12)
[3]有限元及其在现代机械工程中的运用[J]. 孙建民,徐冰晶. 科技与企业. 2015(12)
[4]基于纳米压痕测试的超细晶Si2N2O-Si3N4陶瓷室温蠕变特性[J]. 尚可,赵志勇,侯红亮. 精密成形工程. 2014(05)
[5]单边切口梁法测试针刺C/C复合材料断裂韧性[J]. 王富强,嵇阿琳,白侠,程文,崔红. 固体火箭技术. 2013(04)
[6]激光感应复合快速熔覆功能梯度YSZ/NiCrAlY涂层的研究（英文）[J]. 周圣丰,戴晓琴,熊征,张天佑. 中国激光. 2013(04)
[7]有限单元法概述及其基本概念的分析[J]. 孙洪铁. 山西建筑. 2012(14)
[8]活节螺栓法兰垫片连接系统有限元分析与结构改进[J]. 王定标,姜逢章,雷风林,黄刘刚. 机械设计与制造. 2011(01)
[9]大型通用有限元工程分析软件ANSYS在力学教学中的应用[J]. 阿巴白克里·阿布拉. 价值工程. 2010(01)
[10]刚性法兰连接节点有限元分析[J]. 曾程. 电网与水力发电进展. 2008(02)
博士论文
[1]蛋盒型结构性能分析及成形工艺优化研究[D]. 王远.北京科技大学 2018
[2]压痕/划痕测试若干理论与基于自制仪器的试验研究[D]. 黄虎.吉林大学 2014
[3]纳米压痕过程的多尺度准连续介质法研究[D]. 黎军顽.复旦大学 2010
[4]压电步进二维精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘国嵩.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于单边V型切口梁法（SEVNB）氧化锆陶瓷断裂韧性及相变增韧的研究[D]. 刘昊.华南理工大学 2017
[2]材料样品表面粗糙度对纳米压痕测试结果的影响研究[D]. 沈林.吉林大学 2012
本文编号：3415332
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