В последние годы, в связи с широким применением современных керамических материалов в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, национальная оборона и военная промышленность, динамические характеристики реагированиякерамика из оксида алюминияВысокоскоростные нагрузки стали предметом исследований. Чтобы выявить корреляцию между механическими свойствами и скоростью деформации, научные группы в стране и за рубежом проводят систематические исследования, используя инновационные экспериментальные методы, а соответствующие технологии испытаний и достижения в области практического применения привлекают большое внимание.
С точки зрения технологии динамических испытаний, стержень Гопкинсона (ШПБ) стал ключевым инструментом, способным моделировать сложные условия нагружения, варьирующиеся от квазистатических до высокоскоростных деформаций. Сочетая сверхскоростную фотосъемку с анализом цифровой корреляции изображений (ДИК), исследователи добились регистрации в реальном времени эволюции поля внутренних деформаций материалов и наблюдали закономерности изменения траектории и скорости распространения трещин в зависимости от скорости деформации. Например, при комбинированной нагрузке сжатия и сдвига эквивалентная прочностькерамика из оксида алюминиязначительно уменьшается с увеличением угла сдвига, и существует положительная корреляция между скоростью распространения трещины и скоростью деформации, что раскрывает механизм влияния локализации деформации сдвига на разрушение материала.
Кроме того, экспериментальная технология ударного сжатия также применялась для исследования условий экстремально высокой скорости деформации. Благодаря разработке плоских ударных волн и испытаниям с помощью ВИЗАР (системы интерферометра скорости для любого отражателя) учёные проанализировали динамические характеристики разрушениякерамика из оксида алюминияв условиях одномерной деформации, что обеспечивает экспериментальную основу для понимания его предела упругости Гюгонио и распространения волн разрушения при ударе высокого давления.
Стоит отметить, что чувствительность к скорости деформации существенно различается при различных режимах нагружения. Исследования показали, что прочность алюмооксидной керамики на сжатие сильнее зависит от скорости деформации, чем прочность на растяжение. Это различие тесно связано с переходом между режимами распространения трещины (транскристаллитное и межкристаллитное разрушение). При квазистатическом нагружении межкристаллитное разрушение является основным режимом, в то время как динамическое нагружение с большей вероятностью приводит к транскристаллитному разрушению. Эта характеристика отклика микроструктуры служит важным ориентиром при проектировании материалов.
В будущем, благодаря глубокой интеграции технологий многомасштабной характеризации и вычислительных моделей, исследования влияния скорости деформации алюмооксидной керамики будут и дальше стимулировать инновации в таких областях, как противоударная защита и высокоэнергетическое оборудование.
