陶瓷材料磨削裂纹扩展行为研究.pdfVIP

机械 设计 与制 造 第4期 14J4 Machinery Design Manufacture 2011年4月 文章编号：1001—3997(2011)04—0144—02 陶瓷材料磨削裂纹扩展行为研究 ；e，ediscussedinthearticle，meanwhile，thechraacteristicofgrindingcrackforthece黼 ofA1203-ZrO2； ；(4Y)andTiC-TiB2wereanalyzedwiththerelevnatknowle ofmicromechnaismandthelndentatin 一{ ；chnaics．Duetotheweakinterfaceintheceramics，themicro-cl-ackandcrackdeflection，branchingand； ；bridgingwereformedinthecermaics，whichleadtodiscontinuityofcrackpropagatingincermaic． { } Keywords：Structureceramics；Crackgrowth；Grindingcracks ； 2裂纹的形成 观裂 大，工件材料的变形则由最 ★来稿 日期：2010-06—09 ★基金项 目：国家 自然科学基金项 目资助 第4期 袁 东等：陶瓷材料磨削裂纹扩展行为研究 145 但受到表层下基体的约束 ，产生热塑性变形，由此在表面产生的 晶间的结合强度也较弱。当载荷超过裂纹尖端扩展的临界载荷之 热压应力为 ，且有：0~T--鱼 垒 后，裂纹将首先沿 内部缺陷和晶问扩展，形成方向不明显，尺寸较 1] 当这部分热影响区表面冷却，不可恢复的表面塑性变形将 小的裂纹。但是Al20 晶粒之间的强界面对裂纹的扩展具有一定 产生残余拉应力OXT，OXCOrST如果 达到材料的断裂极限 的抑制作用，可以在一定程度阻止裂纹的连接，使得裂纹具有一 磨削表面就产生 了热裂纹 。因此 ，热裂纹是否形成取决于oST、 定的不连续性 ，并有裂纹的偏转、分支和桥联等形式，如图 1所 OXT与 的相对大小。陶瓷的机械及热物理性能都将影响热裂纹 示。随着载荷的继续增大，上述微裂纹将连接形成连续的裂纹，具 的产生。热膨胀系数 大、磨削温度 △ 高及泊松比 大和断裂 有一定的尺寸，并形成最终断裂。 强度 听低的材料易发生热裂纹． 3裂纹的扩展 循环载荷会加速裂纹扩展15]，而且其断裂模型与静疲劳不同。 因陶瓷材料在磨削加工中将承受拉一拉循环载荷，而且拉一拉疲 劳是典型的I型裂纹扩展。在循环拉应力作用下裂纹尖端会发生 不可逆变形，从而在裂尖诱发循环损伤区域 ，使裂纹向前扩展，直 至失稳断裂。同时由于陶瓷材料承受切向剪切力 ，引起材料的晶 图IAIO3-ZrO：(4Y)陶瓷裂纹扩展路径 体内位错累积效应，当位错累积到一个晶粒尺度时，材料开始启 5_2AI2o3__ZrO2(4Y)的磨削裂纹 裂 。当晶体所受载荷超过屈服点后 ，位错源开始起作用 。并且在剪 A1：03-ZrO(4Y)的显微硬度很高，但断裂韧性较低，沿晶和解 应力分量很大的低指数限定面上滑移。如果这样形成的位错阵向 理断裂是A10，磨削损伤的主要形式，磨削表