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主题：【分享】陶瓷材料的力学性能

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发表于：2010/09/25 09:27:21 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

概况

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（主价键）+范德瓦尔键（次价键）

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。

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2010/9/25 9:27:52 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

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；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

（种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。

（可通过热处理改善材料的力学性能）

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2010/9/25 9:33:49 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

陶瓷材料的力学性能

强度（高温、低温、室温）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（图9-23）

（1）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↓

（2）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（主滑移系运动）

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。

1250℃，3.5×10^-2 S^-1应变速率ε=400%。

利用陶瓷的超塑性，可以对陶瓷进行超塑加工（包括扩散焊接）

（3）断裂

以各种缺陷（表面或内部）为裂纹源

裂纹扩展，瞬时脆断。

缺陷的存在是概率性的。

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