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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划陶瓷材料的力学性能特点陶瓷材料的力学性能高分子091项淼学号17陶瓷材料陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。金属：金属键高分子：共价键+范德瓦尔键陶瓷：离子键和共价键。普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。一、陶瓷材料的结构
2、和显微组织1、结构特点陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料”2、显微组织晶体相，玻璃相，气相晶界、夹杂陶瓷的分类玻璃工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃陶瓷普通陶瓷-日用，建筑卫生，电器，化工，多孔特种陶瓷-电容器，压电，磁性，电光，高温金属陶瓷-结构陶瓷，工具，耐热，电工玻璃陶瓷耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷2.陶瓷的生产(1)原料制备普通陶瓷特种陶瓷(2)坯料的成形(3)烧成或烧结3.陶瓷的性能(1)硬度是
3、各类材料中最高的。(2)刚度是各类材料中最高的；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。耐压，抗弯，不耐拉较高的高温强度。(4)塑性：在室温几乎没有塑性。(5)韧性差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。(6)热膨胀性低。导热性差，多为较好的绝热材料(7)热稳定性抗热振性急冷到水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低(8)化学稳定性：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀(9)导电性大多数是良好的绝缘体，同时也有不少半导体(10)其它：不可燃烧，高耐热，不老化，温度急变抗力低。普通陶瓷一.传统陶瓷原料长石，石英，粘土，高龄土，绢云母，滑石，石灰。加入提高强度；加入提高强度和热稳定性；加入提高导热性。1.日
4、用陶瓷性能要求：白度，光洁度，热稳定性，机械强度，热稳定性用途：日用器皿，工艺品艺术品等2.建筑陶瓷性能要求：强度，热稳定性用途：地面，墙壁，管道，卫生洁具等.3.电工陶瓷性能要求：强度，介电性能和热稳定性.用途：隔电，支持及连接，绝缘器件4.化工陶瓷性能要求：耐蚀性.用途：实验器皿，耐热容器，管道，设备。特种陶瓷1.氧化物陶瓷：Al2O3高的强度和高温强度又称刚玉-莫来石瓷；95瓷、99瓷，又称刚玉瓷。?Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，气孔愈少，陶瓷的性能愈好，但工艺愈复杂，成本愈高。优势：氧化铝陶瓷的强度高，是普通陶瓷的26倍，抗拉强度可达250MPa；?耐磨性好，硬度次于金刚石、碳化硼、
5、立方氮化硼和碳化硅，居第5；?耐高温性能好，刚玉陶瓷可在1600下长期工作，在空气中的最高使用温度达1980；?耐蚀性和绝缘性好；?脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。用途：工具，高温炉零件，空压机泵零件，内燃机火花塞，坩埚。微晶刚玉-工具,刀具。BeO导热性好，热稳定性较高，消散高能辐射的能力强，强度低用途：熔化某些纯金属的坩埚，真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷ZrO2呈弱酸性或惰性，导热系数小/mh，使用温度XX-2200，抗压强度2060MN/m2MgOCaO抗各种金属碱性渣的作用，热稳定性差，MgO高温易挥发，CaO在空气中易水化2.碳化物陶瓷：碳化硅弯曲强度200-250MN/
6、m2，抗压强度1000-1500MN/m2，硬度高，抗氧化，不抗强碱。?主晶相SiC，有反应烧结和热压烧结两种碳化硅陶瓷；?高温强度高，工作温度可达160017001400时，抗弯强度为500600MPa；?有很好的导热性、热稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐蚀性，且耐辐射；?是良好的高温结构材料，主要用于制作火箭喷管的喷嘴，浇注金属的浇道口、热电偶套管、炉管，燃气轮叶片，高温轴承，热交换器及核燃料包封材料等。用途：加热元件，石墨的表面保护层，砂轮，磨料碳化硼硬度高，抗磨，熔点高2450用途：磨料，超硬质工具材料。3.氮化物陶瓷：氮化硼石墨类型六方结构-介电体和耐火润滑剂。立方结构、烧结钨、青铜石
7、墨、铁石墨等?液相烧结：在烧结时形成部分液相的液-固共存状态。金属陶瓷硬质合金、高速钢WC、铬钼钢WC等4.后处理加工为改善或得到某些性能，有些粉末冶金制品在烧结后还要进行后处理加工。如齿轮、球面轴承等在烧结后再进行冷挤压，以提高其密度、尺寸精度等；铁基粉末冶金零件进行淬火处理，以提高硬度等等。陶瓷材料的力学性能强度韧性、硬度、断裂韧度、疲劳等。一、陶瓷材料的弹性变形、塑性变形与断裂弹性A）弹性模量大是金属材料的2倍以上。共价键结构有较高的抗晶格畸变、阻碍位错运动的阻力。晶体结构复杂，滑移系很少，位错运动困难。B）弹性模量呈方向性；压缩模量高于拉伸弹性模量结构不均匀性；缺陷C）气孔率，弹性模量
8、塑性变形a）室温下，绝大多数陶瓷材料塑性变形极小。b）1000以上，大多数陶瓷材料可发生塑性变形c）陶瓷的超塑性超细等轴晶，第二相弥散分布，晶粒间存在无定形相。-2-11250，10S应变速率=400%。利用陶瓷的超塑性，可以对陶瓷进行超塑加工断裂以各种缺陷为裂纹源裂纹扩展，瞬时脆断。缺陷的存在是概率性的。用韦伯分布函数表示材料断裂?F(?)?1?exp?()?0m?v(?m)dv?F()断裂概率m韦伯模数0特征应力，该应力下断裂概率为、试样内部的应力及它们的最大值二、陶瓷材料强度和硬度陶瓷的实际强度比其理论值小12个数量级。弯曲强度三点弯曲、四点弯曲四点弯曲试样工作部分缺陷存在的几率较大。强
9、度比三点的低。抗拉强度夹持部位易断裂常用弯曲强度代之，高20%40%。抗压强度比抗拉强度高得多，10倍左右。硬度高HRA，AT45N小负荷的维氏硬度或努氏硬度。陶瓷材料的断裂韧度比金属的低12个数量级测定方法单边切口法、山形切口法、压痕法、双扭法、双悬臂梁法。KIC值受切口宽度的影响。金属材料：、KIC；陶瓷材料：、KIC。尖端塑性区很小。陶瓷材料的增韧：改善组织相变增韧微裂纹增韧陶瓷材料的疲劳强度静态疲劳，动态疲劳，循环疲劳和热疲劳静态疲劳对应于金属材料的应力腐蚀和高温蠕变断裂。“温度、应力、环境介质”分成的个区孕育区低速区da/dt随K而中速区da/dt仅与环境介质有关，与K无关。陶瓷材料
10、的力学性能陶瓷材料陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。金属：金属键高分子：共价键范德瓦尔键陶瓷：离子键和共价键。普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。一、陶瓷材料的结构和显微组织1、结构特点陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。如“六方氮化硼为松散的绝缘材料
11、；立方结构是超硬材料”2、显微组织晶体相，玻璃相，气相晶界、夹杂陶瓷的分类玻璃工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃陶瓷普通陶瓷日用，建筑卫生，电器，化工，多孔?特种陶瓷-电容器，压电，磁性，电光，高温?金属陶瓷-结构陶瓷，工具，耐热，电工?玻璃陶瓷耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷?2.陶瓷的生产(1)原料制备普通陶瓷特种陶瓷(2)坯料的成形(3)烧成或烧结3.陶瓷的性能(1)硬度是各类材料中最高的。(2)刚度是各类材料中最高的；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。2。耐压，抗弯，不耐拉较高的高温强度。(4)塑性：在室温几乎没有塑性。(5
12、)韧性差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。(6)热膨胀性低。导热性差，多为较好的绝热材料(7)热稳定性抗热振性急冷到水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低(8)化学稳定性：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀(9)导电性大多数是良好的绝缘体，同时也有不少半导体(10)其它：不可燃烧，高耐热，不老化，温度急变抗力低。普通陶瓷一.传统陶瓷原料长石，石英，粘土，高龄土，绢云母，滑石，石灰。加入提高强度；加入提高强度和热稳定性；加入提高导热性。1.日用陶瓷性能要求：白度，光洁度，热稳定性，机械强度，热稳定性用途：日用器皿，工艺品艺术品等2.建筑陶瓷性能要求：强度，热稳定性用途：地面，墙壁，管道，卫生洁具等.3.电工陶瓷性能要求：强度，介电性能和热稳定性.用途：隔电，支持及连接，绝缘器件4.化工陶瓷性能要求：耐蚀性.用途：实验器皿，耐热容器，管道，设备。特种陶瓷1.氧化物陶瓷：Al2O3高的强度和高温强度。上述的应力计算公式仅适用于线弹性变形阶段。脆性材料一般塑性变形非常小，同弹性变形比较可以忽略不计，因此在断裂前都遵循上述公式。断裂载荷所对应的应力即为试样的弯曲强度。需要注意的是，一般我们要求试样的长度和直径比约为10，并且在支点的外伸部分留足够的长度，否则可能影响测试精度。另外，弯曲试
