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1、,陶瓷材料力學(xué)性能和測(cè)試方法精選文檔,高性能結(jié)構(gòu)陶瓷是指具有高強(qiáng)度、高韌性、髙硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能的一類先進(jìn)的結(jié)構(gòu)陶瓷,已逐步成為航天航空、新能源、電子信息、汽三車、冶金、化工等工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵材料,根據(jù)材料的化學(xué)組成,高性能結(jié)構(gòu)陶瓷又可分為:氧化物陶瓷(如Al2O3、ZrO2)氮化物陶瓷(如S2N4、AN)、碳化物陶瓷(如SiC、TiC)硼化物陶瓷(如TiB2、ZrB2)、硅化物陶瓷(如MoSi,)及其他新型結(jié)構(gòu)陶瓷(如C/SiC復(fù)合材料)。,陶瓷的力學(xué)性能(1)彈性以及彈性形變金屬材料在室溫靜拉伸載荷下,斷裂前一般都要經(jīng)過彈性變形和塑性變形兩個(gè)階段

2、。而陶瓷材料一般都不出現(xiàn)塑性變形階段,極微小應(yīng)變的彈性變形后立即岀現(xiàn)脆性斷裂、延伸率和斷面收縮都幾乎為零。兩類材料的應(yīng)力一應(yīng)變曲線對(duì)比如下圖所示。三全屬周瓷,陶瓷材料的彈性變形服從虎克定律:a- ee(1-1)E為彈性模量,是材料原子間結(jié)合力的反映。由上可知,陶瓷材料的彈性模量比金屬的大很多。陶瓷材料形變的另一特點(diǎn)是:壓縮時(shí)的彈性模量大大高于拉伸時(shí)的彈性模量,即E壓E拉9陶瓷材料壓縮時(shí)還可以產(chǎn)生少量的壓縮塑性變形。金屬材料,即使是很脆的鑄鐵,其抗拉強(qiáng)度也有抗壓強(qiáng)度的1/3-1/4。但陶瓷材料的抗拉強(qiáng)度通常不到抗壓強(qiáng)度的1/10,其彈性變形具有如下特征:彈性模量大這是由共價(jià)鍵和鍵合結(jié)構(gòu)所決定的。

3、共價(jià)鍵具有方向性,使晶體具有較高的抗晶格畸變、阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力。離子鍵晶體結(jié)構(gòu)的鍵方向性雖不明顯,但滑移系受原子密排面與原子密排方向的限制,還受靜電作用力的限制,其實(shí)際可動(dòng)滑移系較少。此外,陶瓷材料都是多元化合物,晶體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,點(diǎn)陣常數(shù)較金屬晶體大,因而陶瓷材料中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)很困難。,陶瓷材料的彈性模量大小不僅與結(jié)合鍵有關(guān),還與其組成相的種類、分布比例及氣孔率有關(guān)。溫度上升陶瓷材料的彈性模量降低,熔點(diǎn)増加陶瓷材料的彈性模量増加,而當(dāng)氣孔率較小時(shí)。彈性模量又隨氣孔率增加呈線性降低。通常陶瓷材料的壓縮彈性模量髙于拉伸彈性模量,由圖1-2-可見陶瓷在壓縮時(shí),其曲線斜率比拉伸時(shí)的大。此與陶瓷材料復(fù)雜的

4、顯微結(jié)構(gòu)和不均勻性有關(guān)。,圖1.9金屬材料與陶瓷材料的a曲線彈性部分,影響彈性模量的因素:溫度、材料的熔點(diǎn)和致密度等溫度由于原子間距以及結(jié)合力隨溫度的變化而變化,所以彈性模量對(duì)溫度變化很敏感。溫度升高,原子間距離增大,彈性模量降低。一般來說,熱膨脹系數(shù)小的物質(zhì)往往具有較高的彈性模量。,熔點(diǎn)物質(zhì)熔點(diǎn)的高低反映其原子間結(jié)合力的大小,熔點(diǎn)與彈性模量成正比關(guān)系。在300K以下,彈性模量E與熔點(diǎn)Tm之間滿足如下關(guān)系:E=1000K m/v(1-2)式中V為原子體積或分子體積,K為體積彈性模量。致密度彈性模量隨材料致密度的增加而迅速增加,滿足如下關(guān)系式:e= Eo (I-fp-tf2p2)(1-3)式中E

5、為氣孔率為0時(shí)的彈性模量:f和2為由氣孔形狀決定的常數(shù),P為氣孔率。,陶瓷材料的塑性變形塑性變形是指外應(yīng)力去除后尚保持著的部分變形。材料在斷裂之前所能容忍的形變量越大,則塑性變形越大,許多陶瓷到了髙溫都表現(xiàn)出不同程度的塑性。但在室溫下,絕大多數(shù)陶瓷材料均不發(fā)生塑性變形。單晶MgO陶瓷因以離子鍵為主,在室溫下可經(jīng)受高度彎曲而不斷裂,這是極個(gè)別的特例。,6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無力。斯賓諾莎7、自知之明是最難得的知識(shí)。西班牙8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。塞內(nèi)加9、有時(shí)候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。赫爾普斯10、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。笛卡兒,Thank you,拯畏怖汾關(guān)爐烹霉躲渠早膘岸緬蘭輛坐蔬光膊列板哮瞥疹傻俘源拯割宜跟三叉神經(jīng)痛-治療三叉神經(jīng)痛-治療,