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第1章 概论1

1.1 陶瓷材料的基本特性1

1.2 陶瓷的力学性能与服役安全5

1.2.1 陶瓷材料的强度5

1.2.2 陶瓷的高温耐久性6

1.2.3 耐磨性与基本性能的关系8

1.2.4 陶瓷材料的抗冲击性8

1.2.5 陶瓷材料特殊条件下的力学性能9

1.3 陶瓷及玻璃的弹性与脆性10

1.3.1 陶瓷与玻璃的弹性10

1.3.2 陶瓷与玻璃的脆性11

1.4 性能评价技术与技巧12

1.4.1 相对法技术12

1.4.2 痕迹法14

1.4.3 推测法15

1.4.4 高通量测试技术17

参考文献18

第2章 陶瓷的常规力学性能及其评价方法20

2.1 抗拉强度20

2.2 抗压强度22

2.3 抗弯强度23

2.4 弹性模量25

2.4.1 弯曲法测试弹性模量26

2.4.2 脉冲激励法测试弹性模量28

2.5 冲击强度及冲击韧性30

2.6 断裂韧性31

2.7 抗热震性33

2.8 硬度34

2.9 损伤容限36

2.10 磨损38

2.11 疲劳及寿命计算39

2.11.1 静疲劳39

2.11.2 动疲劳40

2.11.3 寿命预测40

2.12 蠕变41

2.12.1 弯曲蠕变41

2.12.2 拉伸蠕变41

2.13 Weibull模数评价42

参考文献44

第3章 尺寸与时间对样品力学性能的影响46

3.1 陶瓷与玻璃强度的时间与空间效应46

3.1.1 钢化玻璃的内应力分析46

3.1.2 陶瓷与玻璃破坏的空间效应与临界颗粒尺寸47

3.1.3 断裂强度的时间效应51

3.2 强度的尺寸效应57

3.2.1 长度效应57

3.2.2 厚度效应58

3.2.3 宽度效应62

3.3 超小截面试样的力学性能评价63

3.3.1 细纤维的强度与弹性模量测试63

3.3.2 超薄试样的弯曲强度65

3.4 陶瓷材料断裂韧性的测试及影响因素67

3.4.1 断裂韧性测试方法与试件尺寸要求67

3.4.2 SENB方法中KIC的修正与尺寸效应75

3.4.3 断裂韧性测试的影响因素79

3.5 双向应力作用下的阻力特性82

3.5.1 双向应力对裂纹扩展的影响82

3.5.2 应变控制断裂理论分析84

3.6 陶瓷的蠕变和应力松弛86

3.6.1 陶瓷的蠕变86

3.6.2 陶瓷的应力松弛88

3.6.3 陶瓷的应力松弛与蠕变的关系91

参考文献91

第4章 陶瓷涂层的力学性能94

4.1 相对法与压痕评价技术94

4.1.1 相对法的提出95

4.1.2 相对法的基本概念96

4.1.3 相对法应用于涂层力学性能评价96

4.1.4 压痕评价技术97

4.2 涂层的弹性模量97

4.2.1 单层涂层的弹性模量99

4.2.2 多层涂层弹性模量的评价102

4.2.3 涂层的高温弹性模量108

4.3 涂层硬度与厚度效应112

4.3.1 J?nsson and Hogmark（J-H）模型113

4.3.2 Lesage and Chicot（L-C）模型114

4.3.3 新模型117

4.4 涂层的常温与高温弯曲强度119

4.5 陶瓷涂层残余应力评价121

4.5.1 陶瓷涂层残余应力相对法评价121

4.5.2 Stoney公式法124

4.5.3 微观测量法127

4.6 陶瓷涂层密度及热膨胀系数的相对法评价130

4.6.1 陶瓷涂层密度的相对法评价130

4.6.2 陶瓷涂层热膨胀系数的评价133

参考文献136

第5章 陶瓷基复合材料的力学性能140

5.1 绪论140

5.2 颗粒增强陶瓷复合材料140

5.2.1 颗粒分布模型141

5.2.2 颗粒尺寸效应143

5.2.3 颗粒增强陶瓷的内应力144

5.2.4 颗粒增强陶瓷内应力对强度及断裂韧性的影响148

5.3 层状陶瓷复合材料的应力分析与设计154

5.3.1 层状陶瓷复合材料的强韧化机制154

5.3.2 层合材料的残余应力分析156

5.3.3 层合材料的优化设计准则167

5.3.4 强界面延／脆性夹层陶瓷复合材料的变形及损伤行为173

5.3.5 预应力陶瓷设计180

5.4 纤维增强陶瓷基复合材料185

5.4.1 纤维增强陶瓷基复合材料的强度185

5.4.2 纤维增强陶瓷基复合材料的蠕变行为186

5.4.3 纤维增强陶瓷基复合材料的增韧机理187

5.5 复合材料的拉／压／弯／剪试验190

5.5.1 复合材料的拉伸试验190

5.5.2 复合材料的压缩试验191

5.5.3 复合材料的弯曲试验192

5.5.4 复合材料的剪切试验192

参考文献196

第6章 陶瓷的表面性能与评价技术198

6.1 接触理论和压痕技术的发展198

6.2 普通压痕与位移敏感压痕技术199

6.2.1 位移敏感压痕技术的提出199

6.2.2 位移敏感压痕技术的理论基础200

6.2.3 位移敏感压痕测试设备203

6.3 弹性恢复与能量耗散率评价204

6.3.1 Er和H间的理论关系204

6.3.2 恢复阻力Rs和能量耗散的关系208

6.4 硬度与弹性模量的痕迹法评价210

6.5 表面局部强度与局部性能213

6.5.1 应力梯度和接触应力的均强度准则213

6.5.2 临界问题与局部强度215

6.5.3 脆性材料局部强度测定217

6.5.4 脆性材料残余应力测评218

6.5.5 球压法做强度保证实验219

6.6 摩擦磨损性能220

6.6.1 摩擦磨损试验机220

6.6.2 万能材料试验机222

参考文献223

第7章 陶瓷的界面性能与评价技术227

7.1 界面及界面结合力227

7.1.1 界面及其力学性能的重要性227

7.1.2 界面结合力228

7.2 界面结合力的测量方法230

7.2.1 拉伸法230

7.2.2 弯曲法231

7.2.3 双切口剪切法232

7.2.4 其他方法232

7.3 十字交叉法测量界面拉伸强度和剪切强度233

7.3.1 十字交叉法介绍234

7.3.2 十字交叉法评价陶瓷涂层的界面结合强度237

7.3.3 改进十字交叉法评价涂层界面剪切强度238

7.4 界面疲劳与界面蠕变239

参考文献241

第8章 高温及超高温极端环境下的力学性能与测试技术243

8.1 高温弹性模量的评价244

8.1.1 相对法评价高温弹性模量244

8.1.2 脉冲激励法评价高温弹性模量247

8.1.3 高温压缩模量248

8.2 超高温弹性模量的评价249

8.2.1 缺口环法简介249

8.2.2 相对缺口环法评价超高温弹性模量252

8.2.3 冲击压痕痕迹法255

8.3 超高温强度的评价257

8.3.1 局部受热同步加载法258

8.3.2 缺口环法评价超高温弯曲强度263

8.4 多因素耦合条件下的性能评价265

8.4.1 力、电、热多场耦合测试265

8.4.2 力、电、磁多场耦合测试267

8.4.3 热、力、氧多因素耦合测试269

参考文献271

第9章 陶瓷冲击阻力和热震阻力274

9.1 陶瓷的抗冲击阻力与脆性274

9.1.1 脆性的定量化274

9.1.2 冲击模量275

9.1.3 脆性改善判据276

9.2 冲击强度277

9.2.1 三点弯曲梁的冲击响应278

9.2.2 冲击时间与冲击物特性的关系278

9.2.3 冲击失效临界条件评价279

9.2.4 冲击速度与冲击强度280

9.3 陶瓷表面的颗粒冲击损伤282

9.3.1 颗粒冲击损伤282

9.3.2 等效冲击方法285

9.4 热震特性与抗热震设计289

9.4.1 抗热冲击断裂性能289

9.4.2 抗热冲击损伤性290

9.4.3 提高抗热震性的措施291

9.5 纳米层状陶瓷的抗热震性能291

参考文献294

第10章 陶瓷的可靠性评价与寿命预测296

10.1 强度的离散性与Weibull统计分析296

10.1.1 Weibull分布函数297

10.1.2 Weibull模数的评价298

10.2 裂纹扩展模型进行寿命预测的疑问301

10.3 性能退化模型与寿命预测302

10.3.1 强度衰减与失效评价302

10.3.2 寿命的简单计算方法305

10.3.3 疲劳试验预测寿命305

10.4 失效分析与现场检测306

10.4.1 失效分析306

10.4.2 现场检测技术308

10.5 陶瓷的性能预测与安全设计310

10.5.1 基于威布尔模量的可靠性设计311

10.5.2 材料的强度设计313

10.5.3 材料的增韧设计314

10.5.4 性能的测试误差分析315

参考文献316

陶瓷力学性能表征与测试方法索引317