先进陶瓷力学性能评价方法与技术PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 陶瓷材料的基本特性 1

1.2 陶瓷的力学性能与服役安全 5

1.2.1 陶瓷材料的强度 5

1.2.2 陶瓷的高温耐久性 6

1.2.3 耐磨性与基本性能的关系 8

1.2.4 陶瓷材料的抗冲击性 8

1.2.5 陶瓷材料特殊条件下的力学性能 9

1.3 陶瓷及玻璃的弹性与脆性 10

1.3.1 陶瓷与玻璃的弹性 10

1.3.2 陶瓷与玻璃的脆性 11

1.4 性能评价技术与技巧 12

1.4.1 相对法技术 12

1.4.2 痕迹法 14

1.4.3 推测法 15

1.4.4 高通量测试技术 17

参考文献 18

第2章 陶瓷的常规力学性能及其评价方法 20

2.1 抗拉强度 20

2.2 抗压强度 22

2.3 抗弯强度 23

2.4 弹性模量 25

2.4.1 弯曲法测试弹性模量 26

2.4.2 脉冲激励法测试弹性模量 28

2.5 冲击强度及冲击韧性 30

2.6 断裂韧性 31

2.7 抗热震性 33

2.8 硬度 34

2.9 损伤容限 36

2.10 磨损 38

2.11 疲劳及寿命计算 39

2.11.1 静疲劳 39

2.11.2 动疲劳 40

2.11.3 寿命预测 40

2.12 蠕变 41

2.12.1 弯曲蠕变 41

2.12.2 拉伸蠕变 41

2.13 Weibull模数评价 42

参考文献 44

第3章 尺寸与时间对样品力学性能的影响 46

3.1 陶瓷与玻璃强度的时间与空间效应 46

3.1.1 钢化玻璃的内应力分析 46

3.1.2 陶瓷与玻璃破坏的空间效应与临界颗粒尺寸 47

3.1.3 断裂强度的时间效应 51

3.2 强度的尺寸效应 57

3.2.1 长度效应 57

3.2.2 厚度效应 58

3.2.3 宽度效应 62

3.3 超小截面试样的力学性能评价 63

3.3.1 细纤维的强度与弹性模量测试 63

3.3.2 超薄试样的弯曲强度 65

3.4 陶瓷材料断裂韧性的测试及影响因素 67

3.4.1 断裂韧性测试方法与试件尺寸要求 67

3.4.2 SENB方法中KIC的修正与尺寸效应 75

3.4.3 断裂韧性测试的影响因素 79

3.5 双向应力作用下的阻力特性 82

3.5.1 双向应力对裂纹扩展的影响 82

3.5.2 应变控制断裂理论分析 84

3.6 陶瓷的蠕变和应力松弛 86

3.6.1 陶瓷的蠕变 86

3.6.2 陶瓷的应力松弛 88

3.6.3 陶瓷的应力松弛与蠕变的关系 91

参考文献 91

第4章 陶瓷涂层的力学性能 94

4.1 相对法与压痕评价技术 94

4.1.1 相对法的提出 95

4.1.2 相对法的基本概念 96

4.1.3 相对法应用于涂层力学性能评价 96

4.1.4 压痕评价技术 97

4.2 涂层的弹性模量 97

4.2.1 单层涂层的弹性模量 99

4.2.2 多层涂层弹性模量的评价 102

4.2.3 涂层的高温弹性模量 108

4.3 涂层硬度与厚度效应 112

4.3.1 J?nsson and Hogmark（J-H）模型 113

4.3.2 Lesage and Chicot（L-C）模型 114

4.3.3 新模型 117

4.4 涂层的常温与高温弯曲强度 119

4.5 陶瓷涂层残余应力评价 121

4.5.1 陶瓷涂层残余应力相对法评价 121

4.5.2 Stoney公式法 124

4.5.3 微观测量法 127

4.6 陶瓷涂层密度及热膨胀系数的相对法评价 130

4.6.1 陶瓷涂层密度的相对法评价 130

4.6.2 陶瓷涂层热膨胀系数的评价 133

参考文献 136

第5章 陶瓷基复合材料的力学性能 140

5.1 绪论 140

5.2 颗粒增强陶瓷复合材料 140

5.2.1 颗粒分布模型 141

5.2.2 颗粒尺寸效应 143

5.2.3 颗粒增强陶瓷的内应力 144

5.2.4 颗粒增强陶瓷内应力对强度及断裂韧性的影响 148

5.3 层状陶瓷复合材料的应力分析与设计 154

5.3.1 层状陶瓷复合材料的强韧化机制 154

5.3.2 层合材料的残余应力分析 156

5.3.3 层合材料的优化设计准则 167

5.3.4 强界面延／脆性夹层陶瓷复合材料的变形及损伤行为 173

5.3.5 预应力陶瓷设计 180

5.4 纤维增强陶瓷基复合材料 185

5.4.1 纤维增强陶瓷基复合材料的强度 185

5.4.2 纤维增强陶瓷基复合材料的蠕变行为 186

5.4.3 纤维增强陶瓷基复合材料的增韧机理 187

5.5 复合材料的拉／压／弯／剪试验 190

5.5.1 复合材料的拉伸试验 190

5.5.2 复合材料的压缩试验 191

5.5.3 复合材料的弯曲试验 192

5.5.4 复合材料的剪切试验 192

参考文献 196

第6章 陶瓷的表面性能与评价技术 198

6.1 接触理论和压痕技术的发展 198

6.2 普通压痕与位移敏感压痕技术 199

6.2.1 位移敏感压痕技术的提出 199

6.2.2 位移敏感压痕技术的理论基础 200

6.2.3 位移敏感压痕测试设备 203

6.3 弹性恢复与能量耗散率评价 204

6.3.1 Er和H间的理论关系 204

6.3.2 恢复阻力Rs和能量耗散的关系 208

6.4 硬度与弹性模量的痕迹法评价 210

6.5 表面局部强度与局部性能 213

6.5.1 应力梯度和接触应力的均强度准则 213

6.5.2 临界问题与局部强度 215

6.5.3 脆性材料局部强度测定 217

6.5.4 脆性材料残余应力测评 218

6.5.5 球压法做强度保证实验 219

6.6 摩擦磨损性能 220

6.6.1 摩擦磨损试验机 220

6.6.2 万能材料试验机 222

参考文献 223

第7章 陶瓷的界面性能与评价技术 227

7.1 界面及界面结合力 227

7.1.1 界面及其力学性能的重要性 227

7.1.2 界面结合力 228

7.2 界面结合力的测量方法 230

7.2.1 拉伸法 230

7.2.2 弯曲法 231

7.2.3 双切口剪切法 232

7.2.4 其他方法 232

7.3 十字交叉法测量界面拉伸强度和剪切强度 233

7.3.1 十字交叉法介绍 234

7.3.2 十字交叉法评价陶瓷涂层的界面结合强度 237

7.3.3 改进十字交叉法评价涂层界面剪切强度 238

7.4 界面疲劳与界面蠕变 239

参考文献 241

第8章 高温及超高温极端环境下的力学性能与测试技术 243

8.1 高温弹性模量的评价 244

8.1.1 相对法评价高温弹性模量 244

8.1.2 脉冲激励法评价高温弹性模量 247

8.1.3 高温压缩模量 248

8.2 超高温弹性模量的评价 249

8.2.1 缺口环法简介 249

8.2.2 相对缺口环法评价超高温弹性模量 252

8.2.3 冲击压痕痕迹法 255

8.3 超高温强度的评价 257

8.3.1 局部受热同步加载法 258

8.3.2 缺口环法评价超高温弯曲强度 263

8.4 多因素耦合条件下的性能评价 265

8.4.1 力、电、热多场耦合测试 265

8.4.2 力、电、磁多场耦合测试 267

8.4.3 热、力、氧多因素耦合测试 269

参考文献 271

第9章 陶瓷冲击阻力和热震阻力 274

9.1 陶瓷的抗冲击阻力与脆性 274

9.1.1 脆性的定量化 274

9.1.2 冲击模量 275

9.1.3 脆性改善判据 276

9.2 冲击强度 277

9.2.1 三点弯曲梁的冲击响应 278

9.2.2 冲击时间与冲击物特性的关系 278

9.2.3 冲击失效临界条件评价 279

9.2.4 冲击速度与冲击强度 280

9.3 陶瓷表面的颗粒冲击损伤 282

9.3.1 颗粒冲击损伤 282

9.3.2 等效冲击方法 285

9.4 热震特性与抗热震设计 289

9.4.1 抗热冲击断裂性能 289

9.4.2 抗热冲击损伤性 290

9.4.3 提高抗热震性的措施 291

9.5 纳米层状陶瓷的抗热震性能 291

参考文献 294

第10章 陶瓷的可靠性评价与寿命预测 296

10.1 强度的离散性与Weibull统计分析 296

10.1.1 Weibull分布函数 297

10.1.2 Weibull模数的评价 298

10.2 裂纹扩展模型进行寿命预测的疑问 301

10.3 性能退化模型与寿命预测 302

10.3.1 强度衰减与失效评价 302

10.3.2 寿命的简单计算方法 305

10.3.3 疲劳试验预测寿命 305

10.4 失效分析与现场检测 306

10.4.1 失效分析 306

10.4.2 现场检测技术 308

10.5 陶瓷的性能预测与安全设计 310

10.5.1 基于威布尔模量的可靠性设计 311

10.5.2 材料的强度设计 313

10.5.3 材料的增韧设计 314

10.5.4 性能的测试误差分析 315

参考文献 316

陶瓷力学性能表征与测试方法索引 317