激光冲击Al2O3陶瓷中反射拉伸波破坏的预防

摘要

激光冲击过程中，反射拉伸波一直都是造成材料失效的主要破坏模式。为了进一步分析陶瓷材料的冲击性能，控制拉伸波对材料造成的破坏，从而最终达到改善其脆性的目的，使用高功率钕玻璃脉冲激光器对Al2O3陶瓷进行了冲击试验。通过在Al2O3试样背表面粘贴胶带，发现陶瓷表现出与无粘贴状态下完全不同的破裂模式。使用扫描电子显微技术观察其断口形貌并结合理论分析，发现粘贴胶带以后，对背表面的反射拉伸波能量有相当程度的衰减，大幅减少了拉应力的作用。通过计算表明，这种背面粘贴的胶带可降低冲击波能量到反射前的40％ 左右，这样就可以通过降低反射波能量来大幅减少拉伸波造成的灾难性脆断。