Neue Fortschritte wurden in der Dehnungsratenabhängigkeits-Testtechnologie für Aluminiumoxidkeramiken erzielt
In den letzten Jahren haben sich mit der umfassenden Anwendung moderner Keramikmaterialien in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der nationalen Verteidigungs- und Militärindustrie die dynamischen Reaktionseigenschaften vonAluminiumoxidkeramikBelastungen unter hohen Dehnungsraten sind zu einem Forschungsschwerpunkt geworden. Um den Zusammenhang zwischen mechanischem Verhalten und Dehnungsrate aufzudecken, haben wissenschaftliche Forschungsteams im In- und Ausland systematische Untersuchungen mit innovativen experimentellen Methoden durchgeführt, und die damit verbundenen Prüftechnologien und Anwendungserfolge haben große Aufmerksamkeit erhalten.
In der dynamischen Prüftechnik hat sich der Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) zu einem wichtigen Werkzeug entwickelt, das komplexe Belastungsbedingungen von quasistatisch bis zu hohen Dehnungsraten simulieren kann. Durch die Kombination von Ultrahochgeschwindigkeitsfotografie mit digitaler Bildkorrelationsanalyse (DIC) konnten Forscher die Entwicklung des inneren Dehnungsfeldes von Materialien in Echtzeit erfassen und die Muster des Rissausbreitungsverlaufs und der Rissgeschwindigkeit beobachten, die sich mit der Dehnungsrate ändern. Beispielsweise beträgt unter kombinierter Druck-Scher-Belastung die äquivalente Festigkeit vonAluminiumoxidkeramiknimmt mit zunehmendem Scherwinkel deutlich ab und es besteht eine positive Korrelation zwischen der Rissausbreitungsgeschwindigkeit und der Dehnungsrate, was den Einflussmechanismus der Scherdehnungslokalisierung auf das Materialversagen aufzeigt.
Darüber hinaus wurde die experimentelle Stoßkompressionstechnologie auch zur Erforschung extrem hoher Dehnungsraten eingesetzt. Durch die Entwicklung planarer Stoßwellen und Tests mit dem VISAR (Velocity Interferometer System for Any Reflector) analysierten Wissenschaftler die dynamischen Versagenseigenschaften vonAluminiumoxidkeramikunter eindimensionalen Dehnungsbedingungen und bietet eine experimentelle Grundlage zum Verständnis der Hugoniot-Elastizitätsgrenze und der Ausbreitung von Bruchwellen unter Hochdruckstößen.
Es ist erwähnenswert, dass die Dehnungsratenempfindlichkeit unter verschiedenen Belastungsarten signifikante Unterschiede aufweist. Studien haben gezeigt, dass die Druckfestigkeit vonAluminiumoxidkeramikist stärker von der Dehnungsrate als von der Zugfestigkeit abhängig. Dieser Unterschied hängt eng mit dem Übergang der Rissausbreitungsart (transgranularer Bruch und intergranularer Bruch) zusammen. Unter quasistatischer Belastung ist der intergranulare Bruch die Hauptart, während dynamische Belastung eher einen transgranularen Bruch verursacht. Dieses Reaktionsverhalten der Mikrostruktur ist eine wichtige Referenz für die Werkstoffauslegung.
In Zukunft wird die Forschung zum Dehnungsrateneffekt vonAluminiumoxidkeramikwird die Anwendungsinnovation in Bereichen wie Aufprallschutz und Hochenergieausrüstung weiter vorantreiben.