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金刚石-碳化硅超硬复合材料的冲击强度

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李媛媛, 喻寅, 孟川民, 张陆, 王涛, 李永强, 贺红亮, 贺端威. 2019: 金刚石-碳化硅超硬复合材料的冲击强度, 物理学报, 68(15): 162-168. doi: 10.7498/aps.68.20190350
引用本文: 李媛媛, 喻寅, 孟川民, 张陆, 王涛, 李永强, 贺红亮, 贺端威. 2019: 金刚石-碳化硅超硬复合材料的冲击强度, 物理学报, 68(15): 162-168. doi: 10.7498/aps.68.20190350
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Li Yuan-Yuan, Yu Yin, Meng Chuan-Min, Zhang Lu, Wang Tao, Li Yong-Qiang, He Hong-Liang, He Duan-Wei. 2019: Dynamic impact strength of diamond-SiC superhard composite, Acta Physica Sinica, 68(15): 162-168. doi: 10.7498/aps.68.20190350
Citation: Li Yuan-Yuan, Yu Yin, Meng Chuan-Min, Zhang Lu, Wang Tao, Li Yong-Qiang, He Hong-Liang, He Duan-Wei. 2019: Dynamic impact strength of diamond-SiC superhard composite, Acta Physica Sinica, 68(15): 162-168. doi: 10.7498/aps.68.20190350
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金刚石-碳化硅超硬复合材料的冲击强度

  • 四川大学原子与分子物理研究所, 成都 610065;中国工程物理研究院流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 绵阳 621900

  • 中国工程物理研究院流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 绵阳 621900

  • 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065

  • 东北大学理学院,沈阳,110819

Dynamic impact strength of diamond-SiC superhard composite

  • 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.
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出版历程

金刚石-碳化硅超硬复合材料的冲击强度

  • 四川大学原子与分子物理研究所, 成都 610065;中国工程物理研究院流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 绵阳 621900
  • 中国工程物理研究院流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 绵阳 621900
  • 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
  • 东北大学理学院,沈阳,110819

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.

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