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氮化硼纳米管增强氮化硅复合材料的裂纹扩展阻力行为

于航海 王守仁 杨丽颖

于航海, 王守仁, 杨丽颖. 氮化硼纳米管增强氮化硅复合材料的裂纹扩展阻力行为[J]. 复合材料学报, 2012, (6): 152-158.
引用本文: 于航海, 王守仁, 杨丽颖. 氮化硼纳米管增强氮化硅复合材料的裂纹扩展阻力行为[J]. 复合材料学报, 2012, (6): 152-158.
YU Hanghai, WANG Shouren, YANG Liying. Crack propagation resistance behavior of Si3N4 composites reinforced by BN nanotubes[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2012, (6): 152-158.
Citation: YU Hanghai, WANG Shouren, YANG Liying. Crack propagation resistance behavior of Si3N4 composites reinforced by BN nanotubes[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2012, (6): 152-158.

氮化硼纳米管增强氮化硅复合材料的裂纹扩展阻力行为

基金项目: 山东省自然科学基金(ZR2011EMM003; ZR2010EL011); 国家高铁联合基金(U1134101)
详细信息
    通讯作者:

    王守仁,教授,硕士生导师,研究方向为陶瓷复合材料E-mail:sherman0158@tom.com

  • 中图分类号: TB332

Crack propagation resistance behavior of Si3N4 composites reinforced by BN nanotubes

  • 摘要: 用氮化硼纳米管(BNNT)增强氮化硅(Si3N4)陶瓷制备了BNNT/Si3N4复合材料, 利用三点弯曲强度及单边切口梁(SENB)法测定了BNNT/Si3N4复合材料的弯曲强度和断裂韧性。通过SEM观察了BNNT/Si3N4复合材料微观形貌。基于BNNT增强Si3N4陶瓷复合材料的裂纹扩展阻力计算公式, 构建了BNNT对Si3N4陶瓷裂纹屏蔽区的裂纹扩展阻力的数学模型。用该模型的计算结果与Si3N4陶瓷的裂纹扩展阻力进行了对比。结果表明: BNNT/Si3N4复合材料的弯曲强度和断裂韧性明显高于Si3N4陶瓷, 说明BNNT对Si3N4陶瓷的裂纹扩展有阻力作用, 摩擦拔出是Si3N4陶瓷抗裂纹扩展能力提高的主要原因; BNNT对Si3N4陶瓷有明显的升值阻力曲线行为。通过有限元模拟裂纹尖端应力分布, 发现BNNT使Si3N4陶瓷裂纹尖端的最大应力转移到纳米管上, 而且BNNT降低了Si3N4陶瓷裂纹尖端的应力, 对Si3N4陶瓷尖端的裂纹有屏蔽作用, 从而提高了Si3N4陶瓷的裂纹扩展阻力。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-11-08
  • 修回日期:  2012-01-14
  • 刊出日期:  2012-12-15

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