含弧形微裂纹相变复合陶瓷增韧分析

摘要

弧形微裂纹是复合陶瓷内的常见现象，含少量弧形微裂纹复合陶瓷比无裂纹复合陶瓷的韧性更好，而粒子相变能够提高陶瓷的断裂韧性已经得到普遍承认．本文考虑粒子相变与弧形微裂纹的联合效应，建立含弧形微裂纹相变复合陶瓷的混合型裂纹增韧模型．首先应用压力敏感准则和应变能释放率断裂准则，对含弧形微裂纹复合陶瓷的增韧效应进行了理论预测；然后采用权函数法推导出混合型裂纹的增韧结果，分别给出了静止裂纹和稳态扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式；最后根据相变区域与弧形微裂纹相之间的关系，分析增韧结果的尺度效应．结果表明：相变对静止裂纹无增韧作用；相变对稳态扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变粒子的体积分数有关外，还与复合陶瓷的颗粒直径和弧形微裂纹的体积分数有关．