单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,上节内容回顾,弹性变,形变的大小和类型取决于材料的化学键,形与弹,弹性模量在工程上反映材料刚度的大小,在微观上反映原子的键,和强度。,性模量|陶瓷材料与金属相比室温下不出现塑性变形或很难发生塑性变形,陶瓷强,缺陷对强度的影响,度及表,拉伸、弯曲及压缩强度,征,强度测量的影响因素:尺寸效应、加载速率,陶瓷的,断裂韧,裂纹三种位移形式,性及表,陶瓷断裂韧性很低,测试方式:单边切口实验、压痕法,征,上节内容回顾,1,MNE以,陶瓷的热学性能,及高温性能,MNE以,2,主要内容,陶瓷的热学性能及表征,热容,热膨胀,热导率,抗热震性,陶瓷的高温性能,高温强度,高温蠕变,主要内容,3,、陶瓷的热学性能及表征,1陶瓷的热容,热容是指材料温度升高1C所吸收的热量,单位J/mo|c)或J/(mo|K);,对于1g物质的热容又称为“比热”,单位J/(gC),同一材料在不同温度时热容往往不同,工程上常用的平均热容是指物体,从温度T1到T2所吸收的热量的平均值。即,升温过程吸收,Q,的热量,12-71,平均热容较为粗略,T1到T的范围愈大,精确性愈差,应用时还应注意,它的适用范围,、陶瓷的热学性能及表征,4,000C以下,随温度升高而增,加;1000以上,几乎不增加,A1O3英来石,温度/rC,图1-17几种陶瓷材料的热容温度曲线,热容与材料结构关系不大。1:1,Cao+SiO,混合的ca0和si02与caSi03的曲,2.9Eu,线基本重合,6008001000120194001600,多孔的材料热容小,图1-18CaO+SiO2与CaSO3的热容温度曲线,000C以下,随温度升高而增,5,12陶瓷的热膨胀,物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀,这是由于,受热时物体结构内原子振动的幅度随温度升高而加大所导致的,符号a,单位为1/C,MgO,稳定的,典型的N,基超级合,14聚乙烯,lT,温度增加T时,的长度变化,长崇,葵来石,室温下的长度,陶瓷线膨胀系数范围,HasiO,105-106/,02019006008001000120194001600,温度/,图1-19典型的陶瓷、金属及聚合物的热膨胀性能,12陶瓷的热膨胀,6,热膨胀与陶瓷结构的关系,1.共价键陶瓷具有较低的热膨胀系数,如SiC.Si3N4,B4C等;,离子键陶瓷或金属材料,具有较大的热膨胀系数;,3.结构紧密的晶体热膨胀系数较大,无定形的玻璃,往往具有较小的热,膨胀系数,对于紧密堆积结构,受热时每个原子的振幅累积起来使,得整个材料发生了较大的膨胀,振幅增大而原子间距增加时,部分地被结构内部的空容纳。,多晶石英的热膨胀系数1210(-6)/C,而石英玻璃则只有,0.5(-6)/C,4.对于立方晶系的单晶体和多晶陶瓷,其热膨胀系数在各个方向上是相,同的,热膨胀与陶瓷结构的关系,7,6.对于非等轴晶系的晶体,各晶轴方向的热膨胀系数是不同的如石墨,层内热膨胀系数为110(-6)/C,而层间为27(-6)/C;,表1-13各向异性非等轴品体的热膨胀系数,材料,线膨胀系数,垂直于c轴(X10-4/),平行干c轴(X10/),石學,2TO3(钛酸铝,12684,3Al2O32SiO2(莫来石,ZISi,SO2(石英,Alsi1O4(B-锂辉石),LiAISe1O4(锂霞石,H-SiCO0423),F SI3 NI,6.对于非等轴晶系的晶体,各晶轴方向的热膨胀系数是不同的如石,8,13陶瓷的热导率,热导率()的物理意义是指单位温度梯度下,单位时间内通过单,位垂直面积的热量,单位是W/(mK),表1-14结构陶瓷在不同温度下的热导率,材料,100,500,1000,1500,备注,Al3O(99.5%),A2O3(99.5%),Al2O2(90%),12,Tho,68,2-3,1001500备注,BOC99.5%),MaO致密),406036481316586-8,ZmO2(稳定化),1.72.01.72.01.72.01.7221.83.5,20(部分稳定),BN热压烧结),平行热压方向,30,2垂直热压方向,sN(反应烧结)141312,热压SN4,SC(热压),+2%6Al2O3,SC常压烧结致密,55653545,非致密SC,5030401825,1015,13陶瓷的热导率,9,导热机理,热量传递是由材料所含的热量、材料中载流子的性质和耗散的热量所决定的。,体积热容,电子或声子的,散射效应的函数,热量传输,G的函数,数量和速度v,平均自由行程的衰减距离,cvl,。金属材料的载流子是电子,电子在材料内部可自由移动,因此载流子数,量大且具有大的平均自由行程,从而使金属具有高导热率。而合金化减,小了平均自由行程,热导率降低,有机材料由大分子组成且缺少结晶性,热导率低。可通过添加导热填料,提高其导热性;,陶瓷的主要载流子是声子,声子可看作量子化的晶格振动,即热量是依,靠晶格振动的晶格波来传递的。晶格波在晶体中传播时达到的散射看作,是声子同晶体中质点的碰撞。通常散射干扰越小的结构,热导率越髙,导热机理,10,陶瓷热学及高温性能资料课件,11,陶瓷热学及高温性能资料课件,12,陶瓷热学及高温性能资料课件,13,陶瓷热学及高温性能资料课件,14,陶瓷热学及高温性能资料课件,15,陶瓷热学及高温性能资料课件,16,陶瓷热学及高温性能资料课件,17,陶瓷热学及高温性能资料课件,18,陶瓷热学及高温性能资料课件,19,陶瓷热学及高温性能资料课件,20,陶瓷热学及高温性能资料课件,21,陶瓷热学及高温性能资料课件,22,陶瓷热学及高温性能资料课件,23,陶瓷热学及高温性能资料课件,24,陶瓷热学及高温性能资料课件,25,陶瓷热学及高温性能资料课件,26,陶瓷热学及高温性能资料课件,27,陶瓷热学及高温性能资料课件,28,陶瓷热学及高温性能资料课件,29,陶瓷热学及高温性能资料课件,30,陶瓷热学及高温性能资料课件,31,陶瓷热学及高温性能资料课件,32,陶瓷热学及高温性能资料课件,33,陶瓷热学及高温性能资料课件,34,