預施載荷抑制下氮化硅陶瓷崩碎損傷規律與機理

唐修檢， 王健全， 田欣利， 吳志遠， 雷 蕾

(1. 裝甲兵工程學院裝備再制造技術國防科技重點實驗室， 北京 100072； 2. 中國航天員科研訓練中心， 北京 100094)

預施載荷抑制下氮化硅陶瓷崩碎損傷規律與機理

唐修檢1， 王健全2， 田欣利1， 吳志遠1， 雷 蕾1

(1. 裝甲兵工程學院裝備再制造技術國防科技重點實驗室， 北京 100072； 2. 中國航天員科研訓練中心， 北京 100094)

針對硬脆材料的崩碎損傷問題，以氮化硅陶瓷為研究對象,建立了預施載荷抑制下的單晶壓痕崩碎損傷實驗系統，分析了不同預施載荷作用下的氮化硅陶瓷崩碎損傷的聲發射信號特征，探究了預施載荷抑制硬脆材料的崩碎損傷規律與機理。結果表明：在預施載荷作用下,氮化硅陶瓷產生崩碎損傷的臨界載荷和斷裂時間明顯提升，聲發射計數和能量顯著增加，通過預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；預施載荷；聲發射

工程陶瓷、光學玻璃、單晶硅等多種硬脆材料因其優異的性能，使其在航空、航天、汽車、軍工等領域的應用日益廣泛，而提高其加工精度和表面質量對提升裝備系統的性能至關重要。然而，難以測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用的瓶頸[1]，如：國內用于GaN生長的藍寶石襯底片，20%左右因崩碎損傷而造成工件報廢；用來制作電路基板材料的光學玻璃晶片，只有當晶片邊緣崩碎小于30 μm時，磨削的晶片才能滿足后續工藝的使用要求[2]。……