防热陶瓷材料高温力学性能及断裂模式的分子动力学模拟

摘要

ZrB2+SiC防热陶瓷具有较高的熔点且在高温下具有良好的抗氧化性能,使其成为超高温防热材料的主要研究对象，但由于使用温度过高,试验手段很难测量和观察材料的高温力学性能和断裂模式。本研究利用分子动力学,采用Tersoff三体势函数,预报了组份SiC在较高温度下的理想强度和弹性模量，采用预制裂纹的方法,模拟了不同温度下SiC的断裂模式。结果表明,随着温度的升高SiC的理想强度呈负指数规律下降,弹性模量也呈现下降趋势，SiC在较低温度下为脆性断裂,随着温度的升高,裂纹尖端前缘出现损伤区,裂纹的扩展模式逐渐转变为子母裂纹传播机制,表现出一定的韧性。