陶瓷的力学性能newmaker:学健大都为离子键和共价健，健合牢固并有明显的方向性，同一般的金属相比，其W而表面能小因此，它的强度、硬度、弹性模量、耐磨性、耐蚀性和耐热性比金属优越，但塑性、韧性、可加工性、抗热震性及使因此搞清陶瓷的性能特点及其控制因素，不论是对研究开发还是使用设计都具有十分重要的意义本节主要讨论弹性、硬度、强|1素、环境因素的影响I【模量亍性材料，在室温下承载时几乎不能产生塑性变形，而在弹性变形范围内就产生断裂破坏因此，其弹性性质就显得尤为重要与|3的弹性变形可用虎克定律来描述I［形实际上是在外力的作用下原子间里由平衡位置产生了很小位移的结果弹性模量反映的是原子间距的微小变化所需外力的大小|二室温下的弹性模量I^11.3覘瓷的弾性垛数振#料E/GFa2rTh1^-241典莱石|H5laC斯取-环D35-45WCC6400-530250--450NbC340^-520AJN3J0-350显4SlilMEHE»4--5广Siituins/bNaCJ,LiF15-WJThOiiso【模量的影响｛和结合力随温度的变化而变化，所以弹性核量对温度变化很敏感、当温度升高时原子间距增大，由成j变为d，（见图11.2）而该1性模量降低。
因此，固体的弹性模量一般均随温度的升高而降低图11.3给出一些陶瓷的弹性模量随温度的变化情况一般来说往往具有较高的弹性模量I®11.2原子间姑合力随原子间距的变化soakj佃|ILi^nf^uiCF圧牟IfcUJ-£□」纭幅彗亡能(^w.i；p(GN-初JWTV琦M.S港凌对弗桂蟆童的影响熔点的关系不同种类的陶瓷材料样性模量之间大体上有如下关;i低反映其原子间结合力的大小一般来说，弹性模量与熔点成正比例关系＜碳化物f述陶瓷材料弹性变形的重要参数表11.4给出一些陶瓷材料和金属的泊松比可以看出除BeO与MgO外大多数陶瓷材料的泊松1松比114一些晦瓷材料在宝温T的泊绘比C.17HfCU⑵U.21□.24ISKJeAJMhSeO0.26V.25^X1.HI材料致密度的关系（密度对其弹性模量影响很大图11.5给出AL2O3陶瓷的弹性模量随气孔率的变化及某些理论计算值的比较Fros指出弹性模量｛系图H气孔率对Al/h陶瓷弹性模量的彫响［孔率的增加，陶瓷的弹性模量量急剧下降弹性模量t决定于原子间结合力.即与原子种类和化学键类型有关，所以弹性模量对显微组织并不敏感.一旦材料种类确定，则通过热处理等!极为有限的--但对由不同组元构成的复合材料的弹性模量来说，由于各组元的弹性模量不同，因而复合材料的弹性模量随各组元的匚律不能准确地描述复合材料的弹性模量，只能粗略地估算。
当需要复合材料准确的弹性模量值时，可进行实际测量11.7给出AI2O3+SiCw、ZrO2(Y2O3)+SiCw、及AI2O3+ZrO2(Y2O3)+SiCw等复合材料的弹性模最随第M相含量的变化情况I许的情况下，可以通过在一定范围内调整两相比例来获得所需的弹性模量值R20沖.嘟!喘霑轴EZrO：口门倉球坟童•AlLCwtZrt>.（；Y）oAijzOriiivft^^iC；（3rriitw4-42-Wsir叽»血％】22（1B5LI.ft+合材檜的剜4視.fit^1U.7麻二期切砒山忆心St合抹翳的那性報世J重要力学性能参数之一，金属材料的硬度与强度之间有直接的对应关系而陶瓷材料属脆性材料测定硬度时，在压头压入区域会［合破坏的伪塑性变形因此，陶瓷材料的硬度很难与其强度直接对应起来但硬度高、耐磨性好是陶瓷材料的主要优良特性之一｛系，加之在陶瓷材料的力学性能评价中，硬度测定是使用最普遍且数据获得比较容易的评价方法之一，因而占有重要的地位0定陶瓷材料硬度的方法最常用的是维氏硬度亍硬材料.因而多数情况下底痕的边缘产生破碎，同时在任痕角上沿对角线延长方向上产生裂纹、而压痕形状不如金属材料那样规则E困难，所以在试样制备时，其测试表面最后应用金刚石研磨抛光成镜面。
维氏硬度测定的同时.根据区痕角部产生裂纹的长度.通右韧性因此，维氏硬度测试是一种简单经济、一举多得的方法一些常用陶瓷的维氏硬度值有时陶瓷材料也测量洛氏硬度值HR,洛氏硬度又分为HRA、HRC和HRD幾一些常用陶瓷材料的確匿值材Mt!V7CPaHV/CP*2J.7SeClH.4SiC33SiiZ3UZtSK>i7.J16,5亮蕖石|1&ZrOsCCtO)14.1B,€IE砸占554金槪石9QMeQ6用G跆?o匚大都是采用维氏硬度法和显微硬度法陶瓷材料的高温硬度测定同其它高温性能测试相比，所用试样量少，且测定方法简便；另1度有一定对应性，同时通过长时间保持载荷可以显示其蠕变特性，所以高温使区是陶瓷材料使用较普遍的高温性能测试方法通过I测试陶瓷的高温断裂韧性，但高温硬度对温度的敏感性比强度对温度的敏感性大，即随温度的提高硬度值比强度值下降得快，致使；他方法测得的结果有较大的差异，因此，用压痕法测高温裂韧性时.要对其计算公式加以修正图11.8给出硬度随温度的变化曲MPf}4DQM附L测L就阳a卯卜**诧3f/GFn囹12iqp.S!3Nt与匚巾劭汕的高谡礦度图”丹廨靈的堆氏锁度与禅性模的关乘，性能之间的关系3材料，维氏硬度HV与弹性模量E之间的关系如图11.9所示，大体上呈直线关系，其定量关系式为E/2OHV。
但此关系只是在常温「高，硬度的下降比弹性模量的下降明显，所以E/HV值随温度的升高而增加wu等人试图用维氏硬度法测得的HV/KIC比值作寸旨标上述比值并非无量纲也难以赋予确切的物理意义但硬度在某种意义上表征的是变形抗力.断裂动性表征的是裂纹扩展阻;J程度上可以表示材料的脆性断裂程度他学键所决定、在室温下几乎不能产生滑移或位错运动，因而很难产生塑性变形，所以其破坏方式为脆性断裂一般陶瓷材料在室1图11.10中1所示，即在断裂前几乎没有塑性变形因此陶瓷材料室温强度测定只能获得一个断裂强度sf值而金属材料则可获?瓷材料的室温强度是弹性变形抗力即当弹性变形达到极限程度而发生断裂时的应力强度与弹性模量和硬度一样，是材料本身的物I•的成分组织结构，同时也随外界条件（如温度、应力状态等）的变化而变化用勺脆性，在绝大多数情况下都是测定其弯曲强度，而很少测定拉伸强度，表11.6给出了一些常见陶瓷材料强度的数据«1LC—黑寿誉林料的黑澤强犀材斛哮曲軍虞FM沧tt：fr3rfC/MPs直莖石（用阳〔他也〕i一"1—_620'1闻式»〔0賢〜2祐*til率｝jrfj-jay細一3«j歸堆＜5%比齐喉卜m—iso—2^-~iSn172亠20塾结TW、口一人呱岂孔寵、]_忖亠驳7占牌谿加叔気$%气孔率）拠—扎a（）1j»-24013»为堵鼻莱石x辆宅率i175JW蟻擔禺&石些％和車）够E亡抽—烛压险闻弋乱单）碗T何350™5S0414-^5^0—反曲會砥鷹%-2S%%孔呐MC-J501-00-2G0甜怎建ICEn出气孔剌0Jl"f£5T——烧妁SifiX的2%现扎事1吧0、曲|5^!iSW.MC（10^第沖海筍）340-450I'第合钳欣第轉弋扎甕14-熔锲3iQi11«'障克逋徹慕境所玻璃卵-24E瓦机加工的感廂陶豎皿-1塾砥胴Y附％乩舉｝4S-1U01烯压民口£3吗电乱辛jJ10^350_1;洋一#丹73DF2_7iIt龜石亞一盘理石整II3J&—5,Z—晰I7£—H热火琦闵。
4一貼*电孔率）0.2Si甜4百隔菽弘睡（对瞰吒孔皋）—1458^隔粘火砖&U%*t此*｝乂1—.1!U|'12'组织因素f的脆性来自于其化学健的种类实际陶瓷晶体中大都以方向性较强的离子链和共价健为主多数晶体的结构复杂，平均原子间距;，同金属材料相比.在室温下发生的滑移几乎没有，位错的滑移很难发生因此很容易由表面或内部存在的缺陷引起应力集中而3材料脆性的原因所在、也是其强度值分散性较大的原因所在都是用烧结的方法制造的，在晶界上大都存在着气孔、裂纹和玻璃相即非晶相等而且有时在晶内也存在有气孔、层错、位借等匚于本身材料外，上述微观组织因素对强度也有显著的影响（即微观组织敏感性），其中气孔率与晶粒尺寸是两个最重要的影响因素虽度的影响气孔是绝大多数陶瓷的主要组织缺陷之一，气孔明显地降低了载荷作用横截面积同时气孔也是引起应力集中的地方3的强度随气孔束的增加近似按指数规律下降有关气孔率与温度的关系式有多种提案，其中最常用的经验公式:」率；的强度；其值在4〜7之间.许多试验数据与此式接近IAL203陶瓷的弯曲强度和气孔率之间的关系可以看出试验值与理论值符合较好由上述可知，为了获得高强度，应制备接近理L。
mnit嫡巧的躍度与吒孔車的盖霍寸强度的影响陶瓷材料的强度和晶粒尺寸的关系与金属有类似的规律ITiO2陶瓷强度与晶粒尺寸的关系；多晶AL203、MgO和结晶玻璃的粒径与强度之间关系也符合Hall-petch关系式I耳」ILLl二^二*-厂E十ma!
i强度单相多晶陶瓷的显微组织应符合如下要求①晶粒尺寸小，晶体缺陷少，晶粒尺寸均匀、等轴，不易在晶界处引起应力集中；③〔量减少脆性玻璃柜含量，应能阻止晶内型纹过界扩展，并能松弛裂纹尖端应力集中；④减少气孔率，使其尽量接近理论密度为了提高陶瓷材料的强度，除了要控制上述组织因素外.更常见的是通过复合的办法提高强度.例如自生复相陶瓷棒晶强化〈散强化纤维强化、晶须强化等在陶瓷的韧化一节中，除微裂纹韧化外.其它的强化方法均有强化效果，这里不再赘述〔的影响「个最大的特点就是高温强度比金属。