机械工程学报

作者：刘立飞, 梁奉爽, 吴明阳, 张明德

单位：1. 重庆理工大学机械工程学院 重庆 400054;2. 哈尔滨理工大学机械动力工程学院 哈尔滨 150080

关键词：RB-SiC陶瓷,动态压痕,应变率效应,裂纹生成-扩展机制,材料去除机理；

基金：重庆市自然科学基金面上(2023CCZ022)、重庆市教委科学技术研究计划青年(2023CJZ023)、重庆市教委科学技术研究计划重大(2023CJZ001)、重庆理工大学科研启动金(01192200551)和国家自然科学基金(51705111)资助项目。

当前，高应变率条件下的SiC陶瓷动态力学性能及其对裂纹生成-扩展规律和材料去除机理的影响机制尚不明确。因此，针对上述机理性研究不足，基于改进的霍普金森压杆装置开展了RB-SiC陶瓷准静态和动态压痕试验研究。结果表明，随着压痕载荷从0.98 N增加到9.8 N，RB-SiC陶瓷的准静态和动态硬度均表现出压痕尺寸效应，且动态硬度高于准静态硬度，材料准静态断裂韧性值逐渐增大，动态断裂韧性值逐渐减小且小于准静态断裂韧性值。相比准静态压痕，动态压痕区材料破碎加剧，棱边裂纹萌生并随载荷增加迅速扩展，直至与对角线裂纹连接形成环状闭合裂纹，导致材料发生剥落去除和块状破碎去除。动态压痕亚表面裂纹倾向于以大量微裂纹形式在压痕区局部扩展，因此，亚表面裂纹以横向裂纹为主，只有少量裂纹沿纵向扩展，亚表面损伤层深度降低。基于研究成果，建立了RB-SiC陶瓷动态压痕裂纹模型，为从物理本质上揭示SiC陶瓷高应变率下的磨削去除机理提供实践借鉴。

来源：2025年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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