陶瓷刀具材料断口形貌及裂纹扩展的分形特征

来源期刊：功能材料2015年第21期

论文作者：郑光明 赵军 徐汝锋 孟建兵

文章页码：21133 - 42279

关键词：分形特征;裂纹扩展;断口形貌;Si3N4陶瓷;断裂机制;

摘    要：通过热压烧结工艺,制备了一种高性能的Si3N4基陶瓷刀具材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对材料物相组成、微观形貌及裂纹扩展路径进行了分析。借助图像处理技术和分形理论,计算了断口形貌及裂纹扩展路径的分形维数,并揭示材料断裂机制。研究表明,Si3N4基陶瓷刀具材料表现为穿晶/沿晶的混合断裂模式,其裂纹扩展方式主要是偏转和桥联,断口形貌及裂纹扩展均具有明显的分形特征。当材料断口形貌越粗糙,裂纹扩展路线越不规则,分形维数值增大,表明断口微观结构的粗糙程度、裂纹扩展路线的不规则程度可用分形维数来刻画。