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《南京理工大学》 2012年
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SiC晶须强化Si_3N_4复合材料治愈现象的研究

胡军峰  
【摘要】:对于结构陶瓷裂纹治愈现象的研究过去十几年一直是个热门课题。研究发现Si3N4、A12O3、SiC和莫来石等都具有一定程度的裂纹治愈能力。治愈原因主要为氧化反应导致的填充愈合,如碳化硅氧化生成Si02实现填充治愈效果。 为了提高陶瓷材料的韧性,SiC颗粒或晶须作为增强材被添加到复合材,如Al2O3/SiC复合材、莫来石/SiC复合材、Si3N4/SiC复合材等。然而对Si3N4/SiC复合材料治愈现象的研究多数集中在Si3N4与SiC颗粒的复合材料,而且多是考查了表面裂纹的修复情况,关于长度及深度更大的裂纹的修复情况的研究则很少。本论文选取Si3N4/SiC晶须复合材作为研究对象。考查了该材料最适的热处理温度及热处理对不同尺寸裂纹的治愈效果。 根据导入3个压痕的裂纹试样经1000℃、1100℃、1200℃、1300℃分别热处理1小时后的强度恢复情况,推断Si3N4/SiC晶须复合材料的最佳热处理温度为1200℃-1300℃。 表面导入3、5、15、22个压痕的裂纹试样在经1300℃热处理1小时后,在强度上有类似的治愈效果。并从理论上对这一现象做出了解释。 通过拉伸试验机对导入22个压痕的试样施加持续2小时的三点弯曲固定载荷,使裂纹深度得到扩展。另一方面通过单边预裂束法对带15个压痕的裂纹试样导入贯通裂纹。考查了热处理对不同深度裂纹的治愈情况。 从试验结果发现,Si3N4/SiC晶须复合材料热处理前后强度跟裂纹面积的自然对数分别呈近线性和近抛物线关系。根据氧化动力学的氧化扩散模型和氧化填充模型,分析了实验结果。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB33

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