現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防、航空航天、智能化技術(shù)的發(fā)展離不開先進(jìn)陶瓷材料的發(fā)展,而陶瓷材料的發(fā)展和性能提高依賴于評(píng)價(jià)與表征技術(shù)的發(fā)展。雖然陶瓷材料具有脆性大、抗沖擊性能差等弱點(diǎn),但它具有高強(qiáng)度、高模量、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等眾多優(yōu)點(diǎn),使得它在很多特殊領(lǐng)域成為無(wú)可替代的材料。尤其是它具有很高的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度之比)和比模量(彈性模量與密度之比),在航天和航空領(lǐng)域顯得非常重要。先進(jìn)陶瓷不僅包含能在特殊條件下保持良好力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)陶瓷,也包含各種應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換、信息處理、環(huán)境改善的功能陶瓷。無(wú)論何種陶瓷材料,結(jié)構(gòu)功能一體化和使用安全性都是至關(guān)重要的。在陶瓷部件的設(shè)計(jì)和使用中,必須對(duì)材料的力學(xué)性能和服役可靠性有充分的了解,才能保證這類脆性材料構(gòu)件在使用中的安全,防止突發(fā)性和災(zāi)難性的事故發(fā)生。因此,陶瓷力學(xué)性能測(cè)試與評(píng)價(jià)在工程應(yīng)用中越來(lái)越重要。
近幾十年來(lái),隨著先進(jìn)陶瓷在國(guó)內(nèi)外的快速發(fā)展,陶瓷材料常規(guī)力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展,并制定了一系列國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。但是在實(shí)際工程和材料研發(fā)中還是存在一些空白和薄弱環(huán)節(jié),特別是對(duì)于特殊環(huán)境下的陶瓷材料和陶瓷涂層的性能評(píng)價(jià)等領(lǐng)域,基本上屬于研究空白,例如陶瓷與其他固體材料的界面結(jié)合強(qiáng)度的評(píng)價(jià),陶瓷異形構(gòu)件的性能評(píng)價(jià),陶瓷構(gòu)件在服役狀態(tài)下的殘余性能評(píng)價(jià),超高溫極端環(huán)境下材料力學(xué)性能的評(píng)價(jià),陶瓷涂層的模量、強(qiáng)度、界面結(jié)合強(qiáng)度以及涂層殘余應(yīng)力等評(píng)價(jià)與測(cè)試均為薄弱環(huán)節(jié)甚至空白。
作者幾十年來(lái)一直從事脆性材料力學(xué)性能表征與評(píng)價(jià)研究工作,對(duì)于陶瓷材料的力學(xué)性能進(jìn)行了較廣泛的研究,從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,從常溫到高溫再到超高溫環(huán)境以及多因素耦合環(huán)境的力學(xué)性能測(cè)試與相關(guān)儀器設(shè)備的研發(fā),在測(cè)試技術(shù)和方法上積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn),并制定了一系列的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為盡快與行業(yè)專家以及科技工作者共享陶瓷測(cè)試領(lǐng)域的新技術(shù),本書力求對(duì)非常規(guī)或非標(biāo)的力學(xué)性能評(píng)價(jià)新技術(shù)和技巧給予重點(diǎn)介紹,例如采用相對(duì)法評(píng)價(jià)和測(cè)試極端環(huán)境的材料力學(xué)性能和陶瓷涂層的性能具有事半功倍的效果,特別是對(duì)于工程實(shí)際中一些過(guò)去無(wú)法解決的性能評(píng)價(jià)問(wèn)題具有實(shí)用價(jià)值。
《先進(jìn)陶瓷力學(xué)性能評(píng)價(jià)方法與技術(shù)》一書在筆者長(zhǎng)期研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,系統(tǒng)地介紹了先進(jìn)陶瓷的力學(xué)性能評(píng)價(jià)技術(shù)以及特殊條件下的檢測(cè)和預(yù)測(cè)技巧。這些工作也聚集了中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)中央研究院同事和研究生們的心血,感謝他們辛苦的編輯工作和對(duì)本書的貢獻(xiàn)。在書稿內(nèi)容的研究、編輯和整理過(guò)程中得到研究院的萬(wàn)德田、劉小根、田遠(yuǎn)、邱巖、王艷萍、潘瑞娜等同事的大力支持,同時(shí),研究生聶光臨、馬德隆等人做了大量的編輯稿件工作,特別是博士生聶光臨同學(xué),花費(fèi)大量精力對(duì)全稿進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的整理、編輯和校對(duì)工作,同時(shí)也參考了早期畢業(yè)研究生蘇盛彪、卜曉雪的學(xué)位論文。為此向他們致以衷心的感謝。
為了反映國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài),本書參考和采用了不少公開發(fā)表的論文、標(biāo)準(zhǔn)和書籍等資料,在此對(duì)這些資料的作者表示感謝。作者知識(shí)面、能力及時(shí)間有限,書中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤及疏漏之處,誠(chéng)懇希望讀者在閱讀和使用過(guò)程中予以批評(píng)指正,以達(dá)到共同的進(jìn)步。
第1章 概論
。保薄√沾刹牧系幕咎匦
。保病√沾傻牧W(xué)性能與服役安全
。保场√沾杉安AУ膹椥耘c脆性
。保础⌒阅茉u(píng)價(jià)技術(shù)與技巧
參考文獻(xiàn)
第2章 陶瓷的常規(guī)力學(xué)性能及其評(píng)價(jià)方法
2.1 抗拉強(qiáng)度
。玻病】箟簭(qiáng)度
2.3 抗彎強(qiáng)度
。玻础椥阅A
。玻怠_擊強(qiáng)度及沖擊韌性
。玻丁嗔秧g性
。玻贰】篃嵴鹦
2.8 硬度
。玻埂p傷容限
2.10 磨損
。玻保薄∑诩皦勖(jì)算
。玻保病∪渥
2.13。祝澹椋猓酰欤炷(shù)評(píng)價(jià)
參考文獻(xiàn)
第3章 尺寸與時(shí)間對(duì)樣品力學(xué)性能的影響
。常薄√沾膳c玻璃強(qiáng)度的時(shí)間與空間效應(yīng)
3.2 強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)
。常场〕〗孛嬖嚇拥牧W(xué)性能評(píng)價(jià)
。常础√沾刹牧蠑嗔秧g性的測(cè)試及影響因素
。常怠‰p向應(yīng)力作用下的阻力特性
3.6 陶瓷的蠕變和應(yīng)力松弛
參考文獻(xiàn)
第4章 陶瓷涂層的力學(xué)性能
。矗薄∠鄬(duì)法與壓痕評(píng)價(jià)技術(shù)
。矗病⊥繉拥膹椥阅A
。矗场⊥繉佑捕扰c厚度效應(yīng)
。矗础⊥繉拥某嘏c高溫彎曲強(qiáng)度
。矗怠√沾赏繉託堄鄳(yīng)力評(píng)價(jià)
4.6 陶瓷涂層密度及熱膨脹系數(shù)的相對(duì)法評(píng)價(jià)
參考文獻(xiàn)
第5章 陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能
。担薄【w論
。担病☆w粒增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料
。担场訝钐沾蓮(fù)合材料的應(yīng)力分析與設(shè)計(jì)
。担础±w維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料
。担怠(fù)合材料的拉/壓/彎/剪試驗(yàn)
參考文獻(xiàn)
第6章 陶瓷的表面性能與評(píng)價(jià)技術(shù)
。叮薄〗佑|理論和壓痕技術(shù)的發(fā)展
6.2 普通壓痕與位移敏感壓痕技術(shù)
。叮场椥曰謴(fù)與能量耗散率評(píng)價(jià)
。叮础∮捕扰c彈性模量的痕跡法評(píng)價(jià)
。叮怠”砻婢植繌(qiáng)度與局部性能
。叮丁∧Σ聊p性能
參考文獻(xiàn)
第7章 陶瓷的界面性能與評(píng)價(jià)技術(shù)
。罚薄〗缑婕敖缑娼Y(jié)合力
。罚病〗缑娼Y(jié)合力的測(cè)量方法
7.3 十字交叉法測(cè)量界面拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度
。罚础〗缑嫫谂c界面蠕變
參考文獻(xiàn)
第8章 高溫及超高溫極端環(huán)境下的力學(xué)性能與測(cè)試技術(shù)
。福薄「邷貜椥阅A康脑u(píng)價(jià)
。福病〕邷貜椥阅A康脑u(píng)價(jià)
。福场〕邷貜(qiáng)度的評(píng)價(jià)
。福础《嘁蛩伛詈蠗l件下的性能評(píng)價(jià)
參考文獻(xiàn)
第9章 陶瓷沖擊阻力和熱震阻力
。梗薄√沾傻目箾_擊阻力與脆性
。梗病_擊強(qiáng)度
9.3 陶瓷表面的顆粒沖擊損傷
。梗础嵴鹛匦耘c抗熱震設(shè)計(jì)
。梗怠〖{米層狀陶瓷的抗熱震性能
參考文獻(xiàn)
第10章 陶瓷的可靠性評(píng)價(jià)與壽命預(yù)測(cè)
10.1 強(qiáng)度的離散性與Weibull統(tǒng)計(jì)分析
。保埃病×鸭y擴(kuò)展模型進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)的疑問(wèn)
。保埃场⌒阅芡嘶P团c壽命預(yù)測(cè)
10.4 失效分析與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)
。保埃怠√沾傻男阅茴A(yù)測(cè)與安全設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
陶瓷力學(xué)性能表征與測(cè)試方法索引