Fracture Toughness Modeling and Toughening Mechanisms Taking Into Account Grain Growth and Crack Deflections of Bionic Ceramic Cutting Tool Materials
Source abstract
Abstract
ABSTRACT A theoretical model of fracture toughness for bionic ceramic cutting tools was established by bionic design of the macro and micro toughening mechanisms of shells. This model can guide and optimize the fabrication process based on the required fracture toughness. Then, by prefabricating the macro‐strong physical bonding interface, the effect laws of compositions and structural parameters on the theoretical model of fracture toughness and the toughening mechanism are obtained. The results show that the interface strengthening effect is gradually enhanced with the decrease of layer thickness ratio and the increase of the number of layers. The synergistic effects of multiple crack deflections, interfacial strengthening mechanisms (residual stress toughening and stepped fracture) and nanoparticle toughening improve the mechanical properties of bionic ceramic cutting tools. This theoretical model offers an advanced design concept and functional application for laminated materials.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Advanced materials and composites · Advanced ceramic materials synthesis · Bone Tissue Engineering Materials
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Center for Advanced Jet Engineering Technologies (CaJET), Key Laboratory of High‐Efficiency and Clean Mechanical Manufacture (Ministry of Education), National Experimental Teaching Demonstration Center for Mechanical Engineering (Shandong University), School of Mechanical Engineering Shandong University Jinan China
School of Mechanical Engineering Yanshan University Qinhuangdao China
School of Mechanical Engineering Hebei University of Technology Tianjin China
Funding
National Natural Science Foundation of China
References (76)
Show source-provided references
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