《先進(jìn)陶瓷力學(xué)性能評價方法與技術(shù)》一書共分為10章,系統(tǒng)地介紹了先進(jìn)陶瓷材料及陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能評價技術(shù),特別是一些非常規(guī)性能的評價與表征技術(shù)和技巧。包括陶瓷的損傷容限、脆性、能量耗散、超高溫*環(huán)境下的力學(xué)性能特征和測試方法、陶瓷材料壽命預(yù)測、陶瓷損傷與強(qiáng)度的時間空間效應(yīng)。對于一些無法用常規(guī)方法檢測的材料性能,提出一種間接法技術(shù)相對法,較好地解決了陶瓷材料高溫力學(xué)性能和陶瓷涂層性能等疑難問題的評價。
《先進(jìn)陶瓷力學(xué)性能評價方法與技術(shù)》一書可作為陶瓷和玻璃領(lǐng)域的研究人員和研究生以及無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的檢測和試驗人員的教材,亦可作為從事陶瓷和脆性材料的設(shè)計、研制、開發(fā)與生產(chǎn)工作的工程技術(shù)人員的參考資料。
現(xiàn)代工業(yè)、國防、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價與表征技術(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,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,使得它在很多特殊領(lǐng)域成為無可替代的材料。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)計和使用中,必須對材料的力學(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)性能測試與評價在工程應(yīng)用中越來越重要。
近幾十年來,隨著先進(jìn)陶瓷在國內(nèi)外的快速發(fā)展,陶瓷材料常規(guī)力學(xué)性能測試技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展,并制定了一系列國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。但是在實際工程和材料研發(fā)中還是存在一些空白和薄弱環(huán)節(jié),特別是對于特殊環(huán)境下的陶瓷材料和陶瓷涂層的性能評價等領(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)度的評價,陶瓷異形構(gòu)件的性能評價,陶瓷構(gòu)件在服役狀態(tài)下的殘余性能評價,超高溫極端環(huán)境下材料力學(xué)性能的評價,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)力等評價與測試均為薄弱環(huán)節(jié)甚至空白。
作者幾十年來一直從事脆性材料力學(xué)性能表征與評價研究工作,對于陶瓷材料的力學(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)性能測試與相關(guān)儀器設(shè)備的研發(fā),在測試技術(shù)和方法上積累了較豐富的經(jīng)驗,并制定了一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。為盡快與行業(yè)專家以及科技工作者共享陶瓷測試領(lǐng)域的新技術(shù),本書力求對非常規(guī)或非標(biāo)的力學(xué)性能評價新技術(shù)和技巧給予重點介紹,例如采用相對法評價和測試極端環(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,特別是對于工程實際中一些過去無法解決的性能評價問題具有實用價值。
《先進(jìn)陶瓷力學(xué)性能評價方法與技術(shù)》一書在筆者長期研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,系統(tǒng)地介紹了先進(jìn)陶瓷的力學(xué)性能評價技術(shù)以及特殊條件下的檢測和預(yù)測技巧。這些工作也聚集了中國建材檢驗認(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本書的貢獻(xiàn)。在書稿內(nèi)容的研究、編輯和整理過程中得到研究院的萬德田、劉小根、田遠(yuǎn)、邱巖、王艷萍、潘瑞娜等同事的大力支持,同時,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),花費大量精力對全稿進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的整理、編輯和校對工作,同時也參考了早期畢業(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。
為了反映國內(nèi)外相關(guān)研究動態(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,在此對這些資料的作者表示感謝。作者知識面、能力及時間有限,書中難免出現(xiàn)錯誤及疏漏之處,誠懇希望讀者在閱讀和使用過程中予以批評指正,以達(dá)到共同的進(jìn)步。
第1章 概論
。保薄√沾刹牧系幕咎匦
1.2 陶瓷的力學(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價技術(shù)與技巧
參考文獻(xiàn)
第2章 陶瓷的常規(guī)力學(xué)性能及其評價方法
。玻薄】估瓘(qiáng)度
。玻病】箟簭(qiáng)度
。玻场】箯潖(qiáng)度
2.4 彈性模量
。玻怠_擊強(qiáng)度及沖擊韌性
。玻丁嗔秧g性
。玻贰】篃嵴鹦
。玻浮∮捕
2.9 損傷容限
。玻保啊∧p
。玻保薄∑诩皦勖嬎
2.12 蠕變
。玻保场。祝澹椋猓酰欤炷(shù)評價
參考文獻(xiàn)
第3章 尺寸與時間對樣品力學(xué)性能的影響
。常薄√沾膳c玻璃強(qiáng)度的時間與空間效應(yīng)
3.2 強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)
。常场〕〗孛嬖嚇拥牧W(xué)性能評價
3.4 陶瓷材料斷裂韌性的測試及影響因素
。常怠‰p向應(yīng)力作用下的阻力特性
。常丁√沾傻娜渥兒蛻(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Ψㄅc壓痕評價技術(shù)
。矗病⊥繉拥膹椥阅A
4.3 涂層硬度與厚度效應(yīng)
。矗础⊥繉拥某嘏c高溫彎曲強(qiáng)度
。矗怠√沾赏繉託堄鄳(yīng)力評價
4.6 陶瓷涂層密度及熱膨脹系數(shù)的相對法評價
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
5.3 層狀陶瓷復(fù)合材料的應(yīng)力分析與設(shè)計
。担础±w維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料
5.5 復(fù)合材料的拉/壓/彎/剪試驗
參考文獻(xiàn)
第6章 陶瓷的表面性能與評價技術(shù)
。叮薄〗佑|理論和壓痕技術(shù)的發(fā)展
。叮病∑胀▔汉叟c位移敏感壓痕技術(shù)
6.3 彈性恢復(fù)與能量耗散率評價
。叮础∮捕扰c彈性模量的痕跡法評價
6.5 表面局部強(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價技術(shù)
7.1 界面及界面結(jié)合力
。罚病〗缑娼Y(jié)合力的測量方法
。罚场∈纸徊娣y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)性能與測試技術(shù)
8.1 高溫彈性模量的評價
。福病〕邷貜椥阅A康脑u價
8.3 超高溫強(qiáng)度的評價
。福础《嘁蛩伛詈蠗l件下的性能評價
參考文獻(xiàn)
第9章 陶瓷沖擊阻力和熱震阻力
9.1 陶瓷的抗沖擊阻力與脆性
。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
。梗怠〖{米層狀陶瓷的抗熱震性能
參考文獻(xiàn)
第10章 陶瓷的可靠性評價與壽命預(yù)測
。保埃薄(qiáng)度的離散性與Weibull統(tǒng)計分析
10.2 裂紋擴(kuò)展模型進(jìn)行壽命預(yù)測的疑問
。保埃场⌒阅芡嘶P团c壽命預(yù)測
。保埃础∈Х治雠c現(xiàn)場檢測
。保埃怠√沾傻男阅茴A(yù)測與安全設(shè)計
參考文獻(xiàn)
陶瓷力學(xué)性能表征與測試方法索引