【摘 要】
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氧化锆陶瓷是目前公认的高韧性陶瓷材料之一,相变增韧使其备受关注。由于断裂韧性(KIc)的测试方法不同,即便是都采用目前使用率较高的SENB法,由于预制切口的刀片厚度不同,导
【机 构】
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华南理工大学材料科学与工程学院; 商洛学院化学工程与现代材料学院; 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室;
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氧化锆陶瓷是目前公认的高韧性陶瓷材料之一,相变增韧使其备受关注。由于断裂韧性(KIc)的测试方法不同,即便是都采用目前使用率较高的SENB法,由于预制切口的刀片厚度不同,导致测试结果相差较大,切口尖端半径对陶瓷材料KIc的影响尤为显著。本实验采用共沉淀法制备的氧化锆(含3%mol Y2O3)粉体为原料,通过热压烧结得到致密的氧化锆(3Y-TZP)陶瓷试样,其体积密度为6.04 g?cm-3,相对密度99.3%,维氏硬度为Hv5=13.6±0.1 GPa,三点抗弯强度高达1521±124 MPa。采用不同厚度的圆形金刚石刀片切得切口尖端半径分别为100μm,50μm的U型切口;采用超薄剃须刀刀片配合抛光膏在U(切口尖端半径100μm)型切口底部切得尖端半径为18μm的V型切口;采用飞秒激光在U(切口尖端半径100μm)型切口底部切得尖端半径小于0.5μm的超尖V型切口。最后实验测得该3Y-TZP陶瓷试样在(100μm,50μm,18μm,?0.5μm)不同切口半径下的断裂韧性值分别为:13.05±1.06 MPa?m1/2,10.97±0.78 MPa?m1/2,6.23±0.47 MPa?m1/2,4.42±0.12 MPa?m1/2。随着切口尖端半径的增大,3Y-TZP陶瓷的断裂韧性值迅速增加。带有超尖V型切口3Y-TZP试样的断裂韧性值和相同尖端半径(100μm)U型槽试样的断裂韧性值相差近3倍。该3Y-TZP陶瓷试样的真实断裂韧性应为4.42±0.12 MPa?m1/2。
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