金刚石-碳化硅超硬复合材料的冲击强度

• 作者: 喻寅 孟川民 张陆 李媛媛 李永强 王涛 贺端威 贺红亮
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 金刚石 碳化硅 超硬复合材料 冲击强度 细观损伤
• 年，卷（期）: 2019,（15）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 162-168
• 页数: 7页
• 字数: 4725字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20190350

摘要

不同于延性介质,脆性介质的失效破坏严重制约着材料的强度.本文采用一种定量描述脆性介质力学性质的格点-弹簧模型,研究了金刚石-碳化硅超硬复合材料的冲击强度及其细观损伤机理,有助于避免灾变破坏、提高冲击强度.在模型中,通过构建不同体积分数比的金刚石和碳化硅两相复合材料,模拟获得了经受冲击波压缩形变后的宏观波剖面,显示出随着金刚石颗粒含量增加,冲击强度逐渐增大,而后减小;对应于这种变化,损伤演化分析揭示出存在三种细观损伤模式,当金刚石颗粒含量在10％—50％ 范围内增加时,长距离扩展滑移带占主导;当金刚石颗粒含量为70％ 时,滑移带已由长距离扩展演化为短细滑移带,损伤主要来自于碳化硅基体,多数金刚石颗粒未发生损伤;当金刚石颗粒含量超过70％ 的临界值后,短细滑移带也将被强烈限制,应力集中致使金刚石颗粒被严重损伤,冲击强度下降.研究结果为优化设计金刚石-碳化硅超硬复合材料以及制备新型抗冲击材料提供了物理认知.