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基于定量内聚力模型的金属陶瓷界面强度的研究余召霞,周剑秋其影响不大;切向内聚应力尽S牖莆灰芔和晶粒尺寸加泄叵怠8媚P突箍梢杂糜谄渌苑兜禄Aξ!狢口。槭。,金属和陶瓷因其各自的物理、化学及力学性能而备受瞩目。近年来,金属陶瓷复合材料也颇受到关注。研究发现,金属陶瓷复合材料既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性,又具有较好的金属韧性和可塑性,这使得金属陶瓷复合材料有了更广泛的应用前景。但金属和陶瓷在化学键型、微观结构、物理性质和力学性质等方面存在极大的差异‘“,导致金属陶瓷的结合难度增加,交界面的力学性能更是成为金属陶瓷复合材料的一个关键影响因素。摘要:建立了一个基于分子之间范德华作用力的内聚力模型,并将其应用于小尺寸范围。通过该模型研究了纳米金属陶瓷交界面的结合强度,交界面的内聚力强度与内聚能和纳米金属陶瓷的界面原子密度以及范德华力的相关参数有关。模型结果显示,界面距离驼趴N灰粕蓝苑ㄏ蚰诰塾α凇8S泻艽笥跋欤Я3叽鏳对主要机制的未完全粘合界面的情况。范德华力第卷第关键词:纳米金属陶瓷;内聚力;交界面;中图分类号:文献标志码:文章编号:—,:猚甌琯,甀可;!商甌甀—簃—;籭;收稿日期:.—基金项目:国家自然科学基金;教育部重点基金作者简介:余召霞,女,湖北仙桃人,硕士研究生,研究方向::周剑秋,教授,:┕ひ荡笱Щ涤攵こ萄г海暇琋,.,
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钸等一等㈩金属一陶瓷交界面的内聚力模型在大多数情况下,改善界面性能的研究需要通过许多材料的评估试验直到得到合适的性能,这是一个昂贵耗时且反复试验的过程。为了对金属陶瓷界面力学性能有更进一步的了解,科学工作者对不同的金属陶瓷体系进行了长时间的研究。连续介质力学和计算方法也被应用于交界面性能的研究嵋。。目前,一些基于经验的内聚力模型丫糜诮鹗簟⒕酆衔铩⑻沾刹牧霞捌涓春喜牧系亩狭涯D庵小蕖>」一些实验研究已经报道。一,已有的经验型内聚力模型里的参数很难通过直接测量而得到。因此,关于金属陶瓷交界面的报道在理论上和定量描述上来说还是很有限的。本文建立了一个基于范德华力的内聚力模型,利用该模型对金属陶瓷交界面的力学性能进行研究。内聚力实质上是物质原子或分子之间的相互作用力口引。近年来,内聚力模型是用来描述法向邢力与张开位移之间的关系。金属一陶瓷交界面中的范德华力分子间作用力存在于分子与分子之间,尽管在某种情况下这种作用力很弱。本文中,我们将金属陶瓷复合材料作为研究对象,尤其是金属陶瓷晶粒之间未完全粘合的界面。不管金属陶瓷复合材料是层状还是颗粒增强相,一定存在着相同和不同的晶粒界面。金属和陶瓷晶粒的界面如图荆渡虼陶瓷晶粒,粉色区域代表金属晶粒。两原子之间基于范德华力的势能通常由兰纳一琼斯势能—颇芎—势能函数幢硎荆琇—颇芎粤教寰嗬胛Nㄒ槐淞浚礁霾问F湫问轿其中J颇苴宓纳疃龋凳腔ハ嘧饔玫氖颇苷梦A闶钡牧教寰嗬耄瑀是两作用原子或分子的相对距离。铝和逑我们首先以未完全粘合的铝和。L逑抵涞脑雍头肿游Q芯慷韵螅礁鼍Я5氖疽馔既缤荆凵ê颓郴疑ǚ直鸨硎窘鹗舻木诤途Ы纾渡ê吐躺ǚ直鸨硎咎沾傻木诤途Ы纭为了建立一个基于物理的内聚力模型,我们假定铝晶粒边界虺凭Ы的原子分布是均匀的,其体积密度为。,则在铝晶界体积上的铝原子