預(yù)施載荷抑制下氮化硅陶瓷崩碎損傷規(guī)律與機(jī)理

唐修檢， 王健全， 田欣利， 吳志遠(yuǎn)， 雷 蕾

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100072； 2. 中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心， 北京 100094)

預(yù)施載荷抑制下氮化硅陶瓷崩碎損傷規(guī)律與機(jī)理

唐修檢1， 王健全2， 田欣利1， 吳志遠(yuǎn)1， 雷 蕾1

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100072； 2. 中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心， 北京 100094)

針對(duì)硬脆材料的崩碎損傷問題，以氮化硅陶瓷為研究對(duì)象,建立了預(yù)施載荷抑制下的單晶壓痕崩碎損傷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分析了不同預(yù)施載荷作用下的氮化硅陶瓷崩碎損傷的聲發(fā)射信號(hào)特征，探究了預(yù)施載荷抑制硬脆材料的崩碎損傷規(guī)律與機(jī)理。結(jié)果表明：在預(yù)施載荷作用下,氮化硅陶瓷產(chǎn)生崩碎損傷的臨界載荷和斷裂時(shí)間明顯提升，聲發(fā)射計(jì)數(shù)和能量顯著增加，通過預(yù)施載荷可有效抑制硬脆材料的崩碎損傷。

硬脆材料；工程陶瓷；崩碎損傷；預(yù)施載荷；聲發(fā)射

工程陶瓷、光學(xué)玻璃、單晶硅等多種硬脆材料因其優(yōu)異的性能，使其在航空、航天、汽車、軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，而提高其加工精度和表面質(zhì)量對(duì)提升裝備系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。然而，難以測(cè)控的崩碎損傷和高昂的加工成本已成為制約硬脆材料在裝備中廣泛應(yīng)用的瓶頸[1]，如：國(guó)內(nèi)用于GaN生長(zhǎng)的藍(lán)寶石襯底片，20%左右因崩碎損傷而造成工件報(bào)廢；用來制作電路基板材料的光學(xué)玻璃晶片，只有當(dāng)晶片邊緣崩碎小于30 μm時(shí)，磨削的晶片才能滿足后續(xù)工藝的使用要求[2]。……