残余拉应力的温度依赖性及其对裂纹扩展行为的影响

TQ174; 为研究以高膨胀系数的陶瓷为涂层,低膨胀系数的陶瓷为基体的预应力陶瓷的高温力学性能,本工作以氧化锆为涂层,氧化铝为基体,制得表层为拉应力的"三明治"结构ZrO2-Al2O3(简称ZcAs)预应力陶瓷.同时选用基体与涂层截面比值相近的Al2O3-ZrO2(简称AcZs)预应力陶瓷、纯ZrO2 和纯Al2O3 陶瓷为参照样.结合不同温度下的弯曲强度测试结果及维氏压痕结果,阐明预应力的存在形式及其对裂纹扩展行为的影响,并研究预应力的温度依赖性.结果表明:ZcAs预应力陶瓷的表层受拉应力,基体受压应力;而AcZs预应力陶瓷的表层受压应力,基体受拉应力.由于拉应力能够促进裂纹扩展,而压应力能够抑制裂纹扩展,因此室温下,ZcAs的强度比纯Al2O3 陶瓷降低 13.2%,而AcZs的强度比纯ZrO2 陶瓷提高 25.0%.此外,无论表层是拉应力还是压应力,都随着温度升高而降低,这主要归因于高温导致的预应力松弛.