题目：多孔陶瓷微观结构与宏观力学性能关系的分析

摘 要多孔陶瓷有着非常广泛的应用范围，在高新工业和高科技产业中有着巨大的应用潜力。其中的自增韧氮化硅多孔陶瓷由于有着非常优异的综合性能，是多孔陶瓷中的佼佼者，受到人们的普遍重视。如何制作出性能更加优异的自增韧氮化硅多孔陶瓷是直到目前为止人们仍大力进行的研究工作之一，对自增韧氮化硅多孔陶瓷微观结构与宏观力学性能关系的研究会从理论上指导该材料的研制，提高研制效率，降低研制成本。本论文首先对多孔陶瓷以及自增韧氮化硅多孔陶瓷的国内外研究现状进行了简要综述。然后，在对自增韧氮化硅多孔陶瓷扫描电镜照片观察分析的基础上，提出了统计性体积单元模型。首先根据目前计算机的计算能力等综合因素，提出了尽量符合材料微观结构的、复杂程度适当的统计性体积单元模型；然后根据该材料微观结构的特点，对模型结构的不同对模型弹性性能-孔隙率关系的影响作了计算分析，在此基础上得到了更加符合真实结构的、按照长径比和孔隙率不同而划分的系列模型；之后讨论了不同边界条件对模型弹性性能-孔隙率关系的影响，并得到了更符合真实材料变形特点的耦合边界条件；最后将计算所得的相对模量-孔隙率关系与实验结果进行比对，二者符合较好；另外，对统计性体积单元模型进行了压缩强度和泊松比的计算，发现目前的计算能力还无法完全满足该模型这两方面的计算要求。之后，在总结统计性体积单元模型的基础上，提出了形态上较为简单且便于计算但考虑因素却更多的正八面体模型，并对模型进行相对模量-孔隙率和压缩强度-孔隙率关系的建模与计算，计算结果与实验结果符合均较好。此外，文中对研究工作的几个方面进行了总结和展望，提出了进一步需要探讨和解决的问题。