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陶瓷刀具材料断口形貌及裂纹扩展的分形特征

来源期刊:功能材料2015年第21期

论文作者:郑光明 赵军 徐汝锋 孟建兵

文章页码:21133 - 42279

关键词:分形特征;裂纹扩展;断口形貌;Si3N4陶瓷;断裂机制;

摘    要:通过热压烧结工艺,制备了一种高性能的Si3N4基陶瓷刀具材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对材料物相组成、微观形貌及裂纹扩展路径进行了分析。借助图像处理技术和分形理论,计算了断口形貌及裂纹扩展路径的分形维数,并揭示材料断裂机制。研究表明,Si3N4基陶瓷刀具材料表现为穿晶/沿晶的混合断裂模式,其裂纹扩展方式主要是偏转和桥联,断口形貌及裂纹扩展均具有明显的分形特征。当材料断口形貌越粗糙,裂纹扩展路线越不规则,分形维数值增大,表明断口微观结构的粗糙程度、裂纹扩展路线的不规则程度可用分形维数来刻画。

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陶瓷刀具材料断口形貌及裂纹扩展的分形特征

郑光明1,赵军2,徐汝锋1,孟建兵1

1. 山东理工大学机械工程学院2. 山东大学机械工程学院

摘 要:通过热压烧结工艺,制备了一种高性能的Si3N4基陶瓷刀具材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对材料物相组成、微观形貌及裂纹扩展路径进行了分析。借助图像处理技术和分形理论,计算了断口形貌及裂纹扩展路径的分形维数,并揭示材料断裂机制。研究表明,Si3N4基陶瓷刀具材料表现为穿晶/沿晶的混合断裂模式,其裂纹扩展方式主要是偏转和桥联,断口形貌及裂纹扩展均具有明显的分形特征。当材料断口形貌越粗糙,裂纹扩展路线越不规则,分形维数值增大,表明断口微观结构的粗糙程度、裂纹扩展路线的不规则程度可用分形维数来刻画。

关键词:分形特征;裂纹扩展;断口形貌;Si3N4陶瓷;断裂机制;

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