Концентрация напряжений

30-03-2024

+++Методы повышения энергии+++

---разрушения керамических материалов---

Методы повышения энергии разрушения керамических материалов. Широкое промышленное использование современной инструментальной керамики связано с реализацией новых специфичных для хрупких материалов механизмов повышения энергии разрушения, с созданием так называемой «вязкой» керамики. Она характеризуется, наряду с повышенной прочностью, меньшей чувствительностью к поверхностным дефектам, возникающим в процессе механической обработки или трения стружки. Повышение вязкости керамики достигается не за счет введения в нее пластичной фазы, снижающей износостойкость, а за счет таких явлений, как отклонение трещин, микрорастрескивание, фазовые превращения под нагрузкой, упрочнение волокнами и ряда других.

Отклонение трещины может происходить при взаимодействии с границами зерен, включениями вторых фаз или вносимыми ими полями внутренних напряжений. Воздействие отклонения заключается в том, что движение трещины в направлении, не совпадающем с перпендикуляром к растягивающим напряжениям, приводит к снижению движущей силы ее распространения, которое может рассматриваться как повышение трещиностойкости. С энергетической точки зрения повышение эффективной энергии разрушения связано с образованием большей площади свободных поверхностей при непрямолинейном пути трещины. Отклонение трещины может происходить как за счет огибания включений, так и за счет удлинения фронта трещины прогибанием между частицами. В обеих случаях эффект упрочнения зависит от объемной фракции включений и расстояний между ними.

В области инструментальной керамики первый значительный шаг в повышении механических свойств был связан с созданием двухфазной структуры путем введения в матрицу из оксида алюминия дисперсных частиц карбида или нитрида титана. Это привело к значительному росту прочности и трещиностойкости материала. Основной эффект введения частиц связан, по-видимому, с изменением размера зерна вследствие подавления процесса рекристаллизации.