红条毛肤石鳖牙齿纳米结构、力学性能及自锋利特性的研究

【摘要】本文首先利用SEM观察红条毛肤石鳖牙齿外层的磁铁矿纳米结构,同时EDS分析石鳖牙齿内外层的成分及其分布。SEM观察发现红条毛肤石鳖成熟牙齿外层磁铁矿具有不同的组织结构,分别是背部的粗大纳米柱,腹部边缘的细纤维组织和腹部内侧的片层结构,三种结构织构相互垂直,且平滑过渡,保证了石鳖牙齿内部结构的完整性和连续性。另外,红条毛肤石鳖未成熟牙齿由大量的纳米颗粒组成,且牙齿背、腹部区域的晶体颗粒尺寸不同,腹部的较小,背部的较大。EDS分析红条毛肤石鳖成熟牙齿的成分分布,发现牙齿呈现明显的内外层,外层主要由Fe、O元素组成,为Fe3O4磁铁矿,内芯主要由Fe、P元素组成。且进一步研究红条毛肤石鳖的不成熟牙齿,得出各矿物相的沉积顺序不同,以外层磁铁矿的沉积为先,再以芯部铁磷相的填充结束。其次,利用纳米压痕技术和维氏硬度仪测量了红条毛肤石鳖牙齿外层磁铁矿层的硬度值,实验数据显示出红条毛肤石鳖牙齿横截面上背、腹部磁铁矿区域的硬度和弹性模量存在较大差异,从牙齿背部向腹部区域硬度和弹性模量逐渐变大；红条毛肤石鳖牙齿纵截面上腹部磁铁矿区域的硬度值变化较小,约为400-500Hv。最后,通过SEM观察磨损牙齿的磨损特征,并结合内部显微结构,分析红条毛肤石鳖牙齿的自锋利特性及其微观机制,推测出红条毛肤石鳖牙齿的自锋利特征的形成主要有两个原因。第一,是由于牙齿背、腹部区域的硬度不同,造成牙齿较硬的腹部区域磨损较慢,在前端始终存在一个尖角；第二,是由于牙齿背、腹部的结构织构取向的不同,背部区域的粗大纳米柱平行于摩擦力,往往以剥落的方式造成材料较快损失,腹部区域的片层结构垂直摩擦力,材料损失较少,如此,腹部的磨损要小于背部区域,也会在牙齿腹部前端形成尖角。
【作者】王萃；
【导师】王小祥；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】磁铁矿；纳米结构；力学性能；自锋利特性；

【参考文献】
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