王健全
,
田欣利
,
张保国
,
王朋晓
硅酸盐通报
提出一种采用激光切割技术在Si3 N4陶瓷表面预制微小切口,并结合SENB法测定陶瓷材料断裂韧性的新方法.利用连续激光束在陶瓷表面加工出切口,在三点弯曲实验前后分别运用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电镜(SEM)测量切口宽度和深度,而后计算陶瓷材料断裂韧性.在此基础上分析激光输出功率P、激光辐照光斑直径D和激光切割速率Vw与材料断裂韧性值的内在联系.结果表明:输出的激光能量密度达到陶瓷切割加工阈值后,光束在试件表面制得对应切口；切口深宽比为4.3 ～4.8时测得的Si3N4陶瓷断裂韧性值具有较高精度.
关键词:
Si3N4陶瓷
,
断裂韧性
,
激光切割
,
SENB法
,
能量密度阈值
,
切口深宽比
于爱兵
,
田欣利
,
韩建华
,
林彬
,
刘家臣
硅酸盐通报
doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2002.01.014
应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工过程,根据陶瓷材料的脆性指数确定临界磨削力,分别建立了磨削主应力极值与泊松比和磨削分力比之间的回归方程,此简单函数便于计算最大磨削主应力和分析磨削裂纹.脆性指数和泊松比反映陶瓷材料的磨削加工性,磨削方式影响陶瓷材料的去除,通过陶瓷磨削实验证明分析结果.研究结果为陶瓷材料磨削参数的选择和磨削方式的确定提供了理论依据.
关键词:
陶瓷
,
压痕
,
磨削
,
应力
王健全
,
田欣利
,
张保国
,
唐修检
,
王鹏晓
人工晶体学报
采用金属三维周向包封待磨削陶瓷工件,推导了周向包封技术预加压应力、阻止裂纹系统向材料纵深与边缘扩展的作用机理,建立了三维周向包封磨削加工应力与应变叠加模型,认为周向包封对工件的压应力超过磨削产生的拉应力时,磨削工件表层形成残余压应力.开展了三种陶瓷材料的三维周向包封磨削实验,发现周向包封磨削工件未出现表面损伤和边缘缺陷,改变磨削用量和砂轮参数,测量工件断裂强度以及平行磨削方向与垂直磨削方向的残余应力.结果表明,周向包封技术使Si3N4陶瓷磨削强度提高13.2～48.9 MPa,大切深加工提升幅度可达262.7 MPa;两个测量方向上周向包封工件表面残余应力为压应力,说明提出的应力叠加模型是正确的.
关键词:
工程陶瓷
,
三维周向包封
,
预应力加工
,
应力叠加理论
,
断裂强度
唐修检
,
张保国
,
田欣利
,
时小军
,
王望龙
人工晶体学报
为探究工程陶瓷边缘碎裂损伤规律与机理,以氧化铝陶瓷的单晶压痕边缘碎裂为平台,应用微机控制电子万能试验机施加载荷,应用声发射设备监测其损伤过程中的声发射信号,建立基于声发射信号参数的灰色-尖点突变理论模型,通过分析损伤过程中的加载特征和声发射信号特征,从损伤演化过程的角度揭示氧化铝陶瓷边缘碎裂的损伤规律.结果表明:氧化铝陶瓷的边缘碎裂是由一系列不连续的突变过程组成,在临界载荷之前,这些突变强度不大,不会对材料性能产生宏观影响;但当外加载荷达到某一临界载荷时,氧化铝陶瓷边缘会瞬间碎裂.应用基于声发射累积计数和累积能量的灰色-尖点突变模型可较好的描述氧化铝陶瓷边缘碎裂损伤演化过程的突变特性.
关键词:
氧化铝陶瓷
,
边缘碎裂
,
突变理论
,
灰色理论
,
声发射
唐修检
,
王健全
,
田欣利
,
刘谦
,
吴志远
,
雷蕾
人工晶体学报
建立了氮化硅陶瓷的准静态单晶压痕崩碎损伤实验系统,应用声发射三维定位系统实时监测其损伤演化过程,应用三维显微系统观测陶瓷崩口损伤表面形貌,并分析了崩碎损伤过程的临界行为.结果表明:声发射事件的三维实时定位直观反映了陶瓷崩碎损伤过程中材料内部微裂纹的萌生、扩展、成核和贯通的损伤演化过程,其定位结果与陶瓷崩口三维几何形貌具有较好的一致性.陶瓷崩碎曲面主要沿着二次多项式的轨迹向陶瓷表面扩展.陶瓷崩碎损伤具有明显的临界行为,声发射计数率和释能率的变化都符合幂律奇异性规律.
关键词:
工程陶瓷
,
崩碎损伤
,
时空演化
,
声发射定位
郭昉
,
张保国
,
田欣利
,
王健全
,
李富强
,
毛亚涛
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.03.005
有限元分析表明,与金属柱塞偶件相比,性能良好的热压烧结氮化硅陶瓷柱塞偶件具有十分优异的性能,能够有效地提高发动机油泵的性能,然而陶瓷材料的高硬度和脆性使其加工特别困难,特别是小孔的加工更加困难.在综合分析小孔加工方法的基础之上,选用超声振动加工技术对氮化硅陶瓷柱塞套油孔进行加工,制定了柱塞套的加工工艺规程,设计了专用夹具和加工工具,对进出油孔和润滑油孔的加工进行了详细介绍.通过数码显微镜观察发现,超声振动加工得到的陶瓷柱塞套油孔质量非常好,与金属柱塞套油孔相比,陶瓷柱塞套油孔的入口质量更好.
关键词:
氮化硅陶瓷
,
柱塞偶件
,
超声振动加工
,
有限元分析
田欣利
,
王龙
,
王望龙
,
李浩
,
唐修检
,
吴志远
人工晶体学报
基于边缘效应驱动裂纹推挤加工技术是一项对工程陶瓷的非传统的接触式加工.基于灰度共生矩阵(GLCM)对采集的Si3N4陶瓷加工表面形貌图像提取了纹理特征参数,充分研究了步长、灰度量化级、方向三个构造参数对灰度共生矩阵的对比度、熵、相关性、能量的影响.结果表明:采用步长4,灰度量化级128时能更好获得较稳定的加工表面纹理特征参数,在采集图像的45°、135°两条对角线上的纹理特征变化更为明显.通过径向基层网络和竞争层网络两类神经网络(NN)的分工协作,针对不同加工参数的纹理特征的预测和分类,并探讨了各加工参数对纹理特征的影响规律.
关键词:
工程陶瓷
,
灰度共生矩阵
,
纹理特征
,
神经网络
田欣利
,
王龙
,
王朋晓
,
吴志远
,
张保国
,
王健全
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.09.008
以Si3N4,SiC,ZrO2分别与45钢,GCr15,锡青铜QSn4-3,锡基巴氏合金ZChSnSb8-4组成的摩擦副为研究对象,对微量润滑条件下的工程陶瓷金属摩擦副进行了摩擦磨损正交实验.结果表明:陶瓷金属摩擦副整体具有良好的摩擦学性能,摩擦因数为0.1～0.25,陶瓷和金属偶件的磨损率均较低,为10 7mm3/(N·m)数量级.其中,Si3 N4巴氏合金的摩擦因数最低,SiC巴氏合金的磨损率最小.Si3 N4具有自润滑特性,摩擦表面能够形成氧化膜,使其与金属组合具有较佳的摩擦学性能.锡基巴氏合金作为对磨件,易与陶瓷形成金属化合物润滑膜,其摩擦性能优于其他三种金属,Si3N4锡基巴氏合金组合摩擦学性能最为优异.
关键词:
工程陶瓷-金属
,
最优摩擦副组合
,
微量润滑
,
摩擦学性能
唐修检
,
田欣利
,
王望龙
,
周泽云
,
杜建华
人工晶体学报
为探究工程陶瓷边缘碎裂损伤规律与机理,建立工程陶瓷的单晶压痕边缘碎裂实验系统,分析了工程陶瓷边缘碎裂损伤演化过程的能量转化和释放特征,结合断口表面形貌,从能量的角度研究了工程陶瓷边缘碎裂的损伤规律与机理.结果表明:工程陶瓷的边缘碎裂过程具有显著的突变特征,在缓慢断裂期,裂纹扩展缓慢,陶瓷材料内部以穿晶断裂为主,绝大部分机械能通过晶粒变形的方式转变为弹性应变能;在瞬断期,裂纹扩展迅速,弹性应变能通过沿晶断裂、相对运动和滑移等形式转化为动能、表面能、损伤能、摩擦热能和辐射能等.幅值和释能率可较好地反映其损伤演化过程的能量释放特征.
关键词:
工程陶瓷
,
边缘碎裂
,
能量释放
,
声发射
