陶瓷刀具材料断口形貌及裂纹扩展的分形特征

通过热压烧结工艺，制备了一种高性能的Si3N4基陶瓷刀具材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对材料物相组成、微观形貌及裂纹扩展路径进行了分析。借助图像处理技术和分形理论，计算了断口形貌及裂纹扩展路径的分形维数，并揭示材料断裂机制。研究表明：Si3N4基陶瓷刀具材料表现为穿晶/沿晶的混合断裂模式，其裂纹扩展方式主要是偏转和桥联，断口形貌及裂纹扩展均具有明显的分形特征。当材料断口形貌越粗糙，裂纹扩展路线越不规则，分形维数值增大，表明断口微观结构的粗糙程度、裂纹扩展路线的不规则程度可用分形维数来刻画