不同应变率下蓝宝石透明陶瓷玻璃的力学响应

Sapphire（A12O3）是一种透明陶瓷玻璃。与传统陶瓷（A12O3）相比，它具有优异的透光性，并保留了陶瓷的优异机械性能。利用电子拉力机和分离式霍普金森杆设备，研究了尺寸为6*6的试样在准静态应变率（10-4、10-3、102s－1）和三种动态应变率（850、1100、1300、1450s－1）下的单轴压缩力学行为。高速摄像机记录了蓝宝石透明陶瓷玻璃试样在准静态和动态压缩条件下的破坏过程。试验结果表明，应力应变曲线在加载过程中由加载段和破坏段组成。该材料是典型的脆性材料，具有明显的应变率效应。随着应变率的进步，蓝宝石透明陶瓷玻璃的抗压强度也将提高。蓝宝石透明陶瓷玻璃在准静态和动态压缩下，在宏观裂纹扩展下会失效。通过分析蓝宝石透明陶瓷玻璃在不同应变速率下的失效过程，发现材料的失效是在加载过程中，裂纹源出现在蓝宝石透明陶瓷玻璃承载力最低的区域，然后裂纹形成并沿加载方向扩展，然后裂缝相互交错，最终达到饱和破坏状态。在高应变率下，多个裂纹源在很短的时间内发生，需要更多的能量使裂纹形成和扩展，这在宏观上表现为应变率效应。