可加工磷酸铈/氧化锆陶瓷的断裂与可加工机制

摘要

通过在Ce-ZrO<,2>陶瓷中添加25﹪CePO<,4>(质量分数),对CePO<,4>/Ce-ZrO<,2>体系断裂和可加工机制以及材料力学性能的变化进行了研究.材料的断裂表面显示,CePO<,4>颗粒在此两相体系中的断裂呈现台阶或层片状的形式;压痕实验表明,压痕裂纹扩展主要呈现不连续机制,明显区别于单一Ce-ZrO<,2>组分的连续扩展形式.分析认为,两种组分形成的弱结合界面在先于材料整体断裂前开裂,是造成这种裂纹不连续扩展机制的主要原因.基于CePO<,4>颗粒内断裂和弱界面开裂形成的大量微裂纹,材料加工以微裂纹联结的形式实现材料去除,使材料呈现可加工性.同时,大量微裂纹的产生起到明显耗散加工主裂纹能量的作用,有效阻止了较大裂纹的形成和在加工后材料中的残留,使材料的加工损伤大大降低.