含孔隙多相納米陶瓷力學(xué)性能本構(gòu)模型的研究.pdf

1、本文建立了一個基于微結(jié)構(gòu)變形機理的含孔隙納米復(fù)相陶瓷力學(xué)性能的本構(gòu)模型。通過對不同晶粒尺寸、不同孔隙率及不同二次相影響下的納米復(fù)相陶瓷力學(xué)性能進行計算研究，最終達(dá)到構(gòu)建本構(gòu)模型的目的。利用所建模型對不同實驗條件下的納米復(fù)相陶瓷材料的應(yīng)力.應(yīng)變曲線進行預(yù)測計算，把計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)對比，驗證模型的準(zhǔn)確性。所做具體工作如下：
　　 (1)把晶體材料等效成由晶?；w相和晶界夾雜相組成的復(fù)合材料，對其應(yīng)力特征做詳細(xì)的研究討論。
　

2、　 (2)確定晶粒相與晶粒尺寸相關(guān)的綜合變形機理并獲得基于此的非線性本構(gòu)方程。
　　 (3)深入研究晶界相與晶粒尺寸相關(guān)的變形機理并獲得基于此的非線性本構(gòu)方程。
　　 (4)進一步考慮微孔隙的作用，研究含孔隙多相納米陶瓷晶體內(nèi)的協(xié)調(diào)變形力學(xué)理論。
　　 (5)引入具體的二次相，在同時考慮晶粒尺寸和孔隙率的影響的前提下，研究二次相與基體相的協(xié)調(diào)變形理論。
　　 通過以上研究，得出如下結(jié)論：
　　

3、(1)納米晶體陶瓷楊氏模量與孔隙率及晶粒尺寸的關(guān)系：楊氏模量隨晶粒尺寸的減小而下降，且在相對較大晶粒(>20 nm)范圍內(nèi)，楊氏模量減小的很慢，當(dāng)粒徑小于20 nm時，楊氏模量會迅速下降。孔隙不影響楊氏模量與晶粒尺寸的關(guān)系，隨著孔隙率的增加，楊氏模量也會明顯地降低。
　　 (2)納米晶體陶瓷屈服強度與晶粒尺寸及孔隙率的關(guān)系：屈服強度隨粒徑的發(fā)展趨勢基本復(fù)合H-P關(guān)系，同時，計算結(jié)果也顯示孔隙對納米晶體TiO2的屈服強度有顯著影響

4、。在曲線隨著孔隙率的增加而逐漸向下移動的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)屈服強度隨著粒徑的減小從粗晶區(qū)向納米尺度范圍內(nèi)過渡的基本性質(zhì)。
　　 (3)不同孔隙率對流變應(yīng)力的影響：流變應(yīng)力隨著孔隙率的增加而減小，并且斜率都不相同。
　　 (4)不同晶粒尺寸對流變應(yīng)力的影響：雖然應(yīng)變硬化率隨著粒徑的減小稍有降低，但所有的曲線都存在一個應(yīng)變硬化行為，并且流變應(yīng)力的值隨著粒徑的減小而增大。
　　 (5)二次相晶粒尺寸對納米復(fù)相陶瓷力學(xué)性能