In den letzten Jahren haben sich mit der breiten Anwendung von Hochleistungskeramikwerkstoffen in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Landesverteidigung und Militärindustrie die dynamischen Reaktionseigenschaften vonAluminiumoxidkeramikDie Untersuchung von Belastungen unter hohen Dehnungsraten hat sich zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt. 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 zugehörigen Prüftechnologien und Anwendungsergebnisse haben große Beachtung gefunden.
Im Bereich der dynamischen Prüftechnik hat sich der Split-Hopkinson-Druckstab (SHPB) als Schlüsselinstrument etabliert, mit dem sich komplexe Belastungszustände von quasistatisch bis hin zu hohen Dehnungsraten simulieren lassen. Durch die Kombination von Ultrahochgeschwindigkeitsfotografie mit digitaler Bildkorrelationsanalyse (DIC) konnten Forscher die Entwicklung des inneren Spannungsfeldes von Materialien in Echtzeit erfassen und die Muster des Rissausbreitungspfads und der Rissgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Dehnungsrate beobachten. Beispielsweise wurde 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 verdeutlicht.
Darüber hinaus wurde die experimentelle Stoßkompressionstechnologie auch zur Erforschung von Umgebungen mit extrem hohen Dehnungsraten eingesetzt. Durch die Erzeugung ebener Stoßwellen und die Untersuchung mit dem VISAR (Velocity Interferometer System for Any Reflector) analysierten Wissenschaftler die dynamischen Versagenseigenschaften vonAluminiumoxidkeramikunter eindimensionalen Dehnungsbedingungen, wodurch eine experimentelle Grundlage für das Verständnis seiner Hugoniot-Elastizitätsgrenze und der Ausbreitung von Versagenswellen unter Hochdruckstoßbedingungen geschaffen wird.
Es ist bemerkenswert, dass die Dehnratenempfindlichkeit unter verschiedenen Belastungsarten signifikante Unterschiede aufweist. Studien haben gezeigt, dass die Druckfestigkeit von Aluminiumoxidkeramiken stärker von der Dehnrate abhängt als die Zugfestigkeit. Dieser Unterschied steht in engem Zusammenhang mit dem Übergang des Rissausbreitungsmodus (transkristalliner und interkristalliner Bruch). Unter quasistatischer Belastung ist interkristalliner Bruch der vorherrschende Modus, während dynamische Belastung eher transkristallinen Bruch verursacht. Diese charakteristische Reaktion der Mikrostruktur liefert wichtige Anhaltspunkte für die Materialentwicklung.
Zukünftig wird die Forschung zum Einfluss der Dehnungsrate auf Aluminiumoxidkeramik durch die tiefgreifende Integration von Charakterisierungstechnologien auf verschiedenen Skalen und Rechenmodellen die Anwendungsentwicklung in Bereichen wie dem Aufprallschutz und Hochenergieanlagen weiter vorantreiben.
