陶瓷的高温强度结构陶瓷的耐高温性一般较好,一般在800℃以下,温度对陶瓷材料的强度影响不大。与共价键陶瓷相比,
离子键陶瓷的耐高温性能较差。一般来说,在较低的温度范围内,陶瓷的断裂破坏是脆性行为,即没有塑性变形,极限应变很小,
对细小的缺陷非常敏感。但在高温区,陶瓷在断裂前可产生很小的塑性变形,极限应变大大增加,存在少量弹塑性行为。此外,
强度对缺陷的敏感性差异很大。产生这种材料性能变化的低温区和高温区之间的边界通常称为脆性塑性转变温度。脆性转变温
度与陶瓷的化学成分和价键的类型密切相关。相关的,还与陶瓷的微观结构、晶界相的组成,尤其是晶界玻璃相的组成和含量有关。
在高温下,高于脆性塑性转变温度,大多数陶瓷材料的强度会下降。对于离子键合MgO陶瓷,脆性塑性转变温度很低,强度几乎从
室温随温度升高而降低。
在高温下,大多数陶瓷材料的强度随温度升高而降低。图1-33显示了一些典型结构陶瓷的抗弯强度随温度的变化。然而,一些陶瓷在脆性
塑性转变温度附近具有回弹强度,如碳化硅和莫来石陶瓷。这种现象与陶瓷中玻璃相的粘滞效应有关,即当接近脆性转变温度时,玻璃相
的强度还没有下降,而粘度只是降低了,以缓和裂纹处的集中应力。尖端,这提高了裂纹扩展的抵抗力。此时,微裂纹的影响被最小化。
典型结构陶瓷材料的使用温度如表1-21所示。
氧化锆增韧氧化铝陶瓷(ZTA)在强度随温度变化方面具有以下特点:在常温至300℃范围内,
各种ZTA陶瓷材料的强度平均下降30%;在800-1400℃高温段强度下降40%左右,在中温段强度变化不大,如图1-34所示。如果ZTA与Al2O3相比,ZTA材料不适用
于高温场合,其强度下降比Al2O3严重得多。碳化物和氮化物陶瓷的高温强度较高。例如,一些热压和常压烧结或重结晶的碳化硅陶瓷在 1500°C 时仍能保持其弯曲强度。
可以看出,负载下的长期使用温度与空载下的短期使用温度相差很大。前者比后者低几百度(Morrell,1989)。如耐火高纯Al2O3陶瓷,负载下长期使用温度仅
为1400℃,空载下短期使用温度可达1900℃;热压致密烧结碳化硅陶瓷,负载长期使用温度1500℃,空载短期使用温度2100℃。此外,不同的陶瓷材料在负载
下具有不同的蠕变温度。共价键合的 SiC 和 Si3N4、非氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷通常出现在 1600°C 以上的蠕变温度,而离子键合的氧化物陶瓷出现蠕变。
变化的温度通常在1000°C左右。
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