GaN材料断裂韧性研究

来源 :第十九届全国疲劳与断裂学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kfqwyf
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  压电半导体材料由于其特殊的力电耦合性质,在传感器、电子器件等制造领域得到了较为广泛的应用.基于可靠性的问题,近年来,其在力电联合载荷作用下的断裂行为引发了人们的关注.本文以氮化镓压电半导体材料为对象,利用三点弯曲多场加载平台研究了外加电场对极化的GaN 材料断裂韧性的影响.实验结果表明,当施加电场达到1.25 kV/cm 时,断裂韧性(KIC)提高了9.6%左右,但随着电场的进一步增加,断裂韧性基本保持不变.
其他文献
铁路车轮踏面剥离是一种常见的滚动接触疲劳损伤。剥离的形成包含两个阶段:马氏体白层形成阶段和滚动接触疲劳裂纹萌生扩展阶段。近年来,研究者开发了一种含有较高硅锰含量的高速车轮钢。与传统车轮钢相比,该型号车轮钢的强度通过固溶强化机制得到改善。但是固溶强化机制对车轮钢抗剥离性能的影响尚不清楚。
热障涂层和气膜冷却系统是燃气轮机叶片等高温部件的两种重要的热保护措施。热障涂层涂覆在叶片基体表面隔绝高温燃气,而气膜冷却将冷却气体通过冷却孔引入基体上表面与高温燃气混合,以降低基体下游区域的表面温度。然而,在实际运行中,总会出现热障涂层过早失效剥落的情况,这将严重缩短热障涂层的使用寿命。
C/SiC 复合材料作为航空发动机材料,长期服役于高温氧化环境,蠕变断裂是其主要失效形式。材料蠕变行为和材料内部结构有很大关系,由于复合材料存在初始缺陷,在服役时会导致氧化气氛扩散,造成材料蠕变断裂失效。但是,由于复合材料制备工艺的不稳定性,每个试件存在差异较大的初始损伤,在C/SiC 蠕变断裂寿命估计时应该充分考虑初始损伤不确定性给材料带来的随机特性。
无碳化物贝氏体(CFB)组织作为一种贝氏体铁素体(BF)和残余奥氏体(RA)的混合组织,已被众多研究人员深入研究。本文系统地研究了一种贝氏体车轮钢在滚动滑动和纯滚动接触载荷作用下接触表面组织的演变规律。实验结果表明,滚动滑动试样表层的贝氏体组织转变成一种纳米结构,薄膜状残余奥氏体的稳定性降低,使残余奥氏体体积分数降低。
随着运行速度的不断提升,高速动车组车轴受到外物损伤的事件日益增多,严重危及行车安全。论文以合金钢车轴为研究对象,应用空气炮装置开展高速外物损伤车轴比例试样试验,根据缺口形貌把冲击损伤分为角缺陷、边缺陷和面缺陷,通过旋转弯曲疲劳试验机得到光滑试样和外物损伤试样的概率疲劳S-N 曲线及疲劳极限,基于有限元方法计算不同缺陷试样的应力集中系数,结合Peterson 公式预测疲劳缺口系数及疲劳极限。
振动疲劳失效是指激振力的频率与零件的自振频率相耦合是,产生共振导致的失效,是航空发动机叶片常见的一类失效模式。镍基单晶高温合金是先进航空发动机涡轮叶片首选材料,特定载荷下,不同材料对缺口应力集中下的敏感程度也不一样,目前单晶高温合金涡轮叶片一般都采用空腔带气膜孔等复杂结构,结构带来的应力集中对叶片在振动交变载荷下的失效影响显著。
由于残余应力的广泛存在及其对机械零部件疲劳寿命的重大影响,残余应力准确、便捷的表征方法已受到广泛的重视。经过热处理或机加工的零件表面变质层中残余应力呈梯度分布。已有基于压痕法的残余应力表征方法假设残余应力沿深度方向均匀分布,这与大多数工程实际问题是不相符的。本文考虑沿深度方向梯度分布的等双轴残余应力,基于量纲分析和有限元数值分析,建立残余应力的微米压痕表征方法,并对表征方法进行实验验证。
在室温下,对聚乙烯管PE100 母材及热熔接头试样进行不同应力条件下的拉伸蠕变试验,获得了材料在稳态蠕变阶段的蠕变规律,发现热熔接头试样的蠕变速率大于母材试样。对PE100 母材及热熔接头进行了不同载荷下基于预制裂纹圆棒(CRB)试样的蠕变裂纹扩展试验,发现热熔接头CRB 试样的裂纹张口位移速率大于PE100 母材,即热熔接头的耐蠕变裂纹扩展性能低于PE100 母材。
结合扫描电子显微镜(SEM)与原位高温疲劳加载系统,对GH4169 镍基合金的高温疲劳力学行为进行了实验研究,并应用数字图像相关(DIC)方法对单边缺口拉伸试件在疲劳过程中的微尺度变形场进行了分析。基于耐高温ZrO2粉末发展了微尺度高温散斑制备技术,实验表明所制备散斑在 650℃范围内质量稳定,散斑颗粒与基体具有很好的附着力,且可与基体形成高对比度的散斑图像。
质子交换膜在燃料电池中起着传递质子和隔离反应气体的作用,因此质子交换膜的结构完整性对于燃料电池的性能和耐久性具有重要影响。燃料电池的商业化应用对其构件的耐久性提出了越来越高的要求,机械增强质子交换膜因其较高的耐久性而逐渐受到青睐。尽管如此,其作用机理尚不清楚。因此,本报告研究了质子交换膜疲劳裂纹扩展性能,旨在阐释清机械增强层的存在对质子交换膜疲劳裂纹扩展性能的影响。