人工晶体学报

作者：刘婷, 李先昊, 郭耀军, 康森, 鲁雅荣, 何力军

单位：1.宁夏大学材料与新能源学院,宁夏光伏材料重点实验室,银川 750021;；2.天通银厦新材料有限公司,银川 750011

关键词：蓝宝石晶体,晶面,纳米压痕,有限元方法,本构方程,

基金：中央引导地方科技发展专项项目(2022FRD05036);宁夏自然科学基金(2022AAC03069)

应用有限元方法(FEM)结合神经网络优化及无量纲模型,建立了可统一描述蓝宝石不同晶面纳米压入行为的本构方程。采用纳米压痕方法对蓝宝石晶体的四个典型晶面(C、A、R、M)的表面微力学行为进行了研究,本构方程计算结果与实测结果对比表明:加载、卸载曲线均可由压入深度h的二次函数表达;加载曲线是压入面弹性模量E、屈服应力Y和加工硬化指数n的函数,卸载曲线则除此三个因素之外还与卸载位置(最大深度)hmax有关;对同一晶面而言,残余深度hr正比于hmax,塑性功正比于hmax的三次方。结果还表明,对蓝宝石晶体这类难以应用常规力学性能试验研究手段的超硬高脆材料,利用本构方程结合纳米压痕试验,可以比较有效地获得其基本力学性能。

来源：2024年第6期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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