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可加工陶瓷的可加工机理

不同种类的可加工陶瓷,有不同的可加工机理,具有较低弹性模量的可加工陶瓷;复相陶瓷中由于热失配导致的相间弱界面剥离;Mn+lAXn类化合物的可加工性等
        对于不同种类的可加工陶瓷,有不同的可加工机理,主要包括以下几种:具有较低弹性模量的可加工陶瓷;复相陶瓷中由于热失配导致的相间弱界面剥离;Mn+lAXn,类化合物的可加工性等。
        具有大长径比的针状或片状的云母晶体从玻璃相中均匀析出,形成相互交错的层状结构,层与层之间结合较弱,在外力作用易发生解理。加工时在与刀具刃口相接触的晶粒周围产生多重微裂纹,裂纹分岔和桥联,导致基质晶粒的剥落。


 
        Padture等通过研究指出,将弱界面、长晶粒以及内部应力引入SiC陶瓷中制成非均相SiC陶瓷。在具有晶界结构的非均质SiC材料中,起始裂纹会很容易地通过弱的晶间界分散到最大的可拉长压力轨道上去,有效地控制了宏观断裂的形成。这种现象导致的结果是:局部面的开裂发生在表面的弱晶界处,导致产生了具有不连续缺陷分布的损伤层,就会通过接触表面的单个晶粒的去除而发生材料的整体去除,这种结构类似于在氧化铝和玻璃陶瓷中所观察到的现象。这些结构可以显著地改善SiC的可加工性。
 
        在具有传统微观结构的多孔Si3N1中,通过微观设计使得柱状B-Si3N1有选择性地生长,经过研究发现:多孔Si3N4的弯曲强度与微观结构和相转换有很大关系。对于多晶Si3N4陶瓷,其柱状晶体在相对弱界面存在时可使韧性提高,此与弱界面偏转裂纹涛发的桥联机制密切相关。
 
        对Ti3 SiC2压头周围损伤机制的微观结构观察表明,Ti3 SiC2是一种能够在压头周围一个小区域内含有一定程度的微损坏的耐损伤材料。抛光面和断口的扫描电子显微照片(SEM)表明.Ti3 SiC2具有层状结构特征,Si层与TiC八面体之间存在着弱结合,该材料通过弱界面处多重能量吸收机制来抵抗损坏,其中包括:微裂纹的形成、扩散、偏转、晶粒的拔除,以及单个晶粒的弯曲等。
        对于氧化物可加工陶瓷的研究,最初是受到由于通过在两相之间的弱晶界的裂纹的形成和连接,氧化物和稀土磷酸盐的两相化合物应该容易去除的启发开始的。但是,尽管发现单相的LaPO4也可以加工,晶粒的去除并不是唯一的去除机理,另一种可能的机理与在LaPO4的接触区以下单个晶粒中观察到的变形带有关。磷酸盐和氧化物在结合时,形成了弱界面,材料中出现裂纹时,就会沿着这些弱界面进行偏转和扩散,在加r过程中,阻止了裂纹进一步向材料内部扩展.因而降低了加工过程中对材料的损伤。另外,由于这些微裂纹的存在,加工过程中,晶粒沿界
面的去除就会变得容易,加工后的粗糙度变小,提高了加工精度。
 
        灭津大学的刘家臣等人认为,在氧化物中引入CePO1后,在基体中形成了弱结合,这些弱结合界面会直接影响材料加工时的去除形式,由原来的以品粒碎屑去除为主变为以晶粒去除形式为主。
        新原皓一对制得的Si3N4/BN纳米复相陶瓷进行透射电子显微镜(TEM)研究发现,该复相陶瓷是由纳米级六方氮化硼( h-BN)均匀弥散在Si3N1晶内与晶界形成品内/晶间混合型纳米复合物。该材料热震性能的改善是得益于BN的高温性能,及其在基体中的均匀分布。可加工性能的获得是由于在Si3N4/BN 复合物中,Si3N4与BN之间存在弱的晶界,以及h-BN具有像石墨一样的层状结构,层
间作用力小,且h-BN以纳米尺寸均匀分散在Si3N4的晶间与晶|人J,当加工时刀具施加于材料的剪切应力会使弱的晶界脱层或沿BN的层间劈开,从而赋了该树料良好的可加工性。与其它改善材料的方法不同,该方法得到既具有高的力学强度、优良的热震性能、抗氧化,并具有良好的叮加工性的综合性能优异的材料。另外,新原皓一还发现,纳米/纳米结构的复相陶瓷会赋严陶瓷材料新的性能,如像金属一样的易加工性与超塑性。


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本文“可加工陶瓷的可加工机理”由科众陶瓷编辑整理,修订时间:2019-03-16 11:51:54
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