无机材料热稳定性

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1、 材料承受温度的急剧变化（热冲击）而不致破坏的能力，又称为抗热震性（Thermal shock resistance）。抗热冲击损伤性-在热冲击循环作用下，材料的表面开裂、剥落，并不断发展，最终碎裂或变质。 热冲击损坏的两大类型：抗热冲击断裂性-材料发生瞬时断裂；热稳定性（Thermal stability）：2一、热稳定性的表示方法一、热稳定性的表示方法1. 日用瓷：一定规格的试样，加热到一定温度，然后立即置于室温的流动水中急冷，并逐次提高温度和重复急冷，直至观察到试样发生龟裂，则以产生龟裂的前一次加热温度表征其热稳定性。2. 普通耐火材料：试样的一端加热到1123 K，并保温40 min，

2、然后置于283293 K的流动水中3 min或在空气中510 min，重复这样的操作，直至试样失重20%为止，以这样操作的次数n来表征其热稳定性。3. 某些高温陶瓷材料：试样加热到一定温度后，在水中急冷，然后测其抗折强度的损失率，作为热稳定性的指标。二、热应力二、热应力1. 热应力的来源由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力。 设有一长为l的各向同性的均质杆件,加热过程,刚性约束热膨胀,形成压应力. 冷却过程的热应力为张应力，当热应力大于材料的抗拉强度时材料将断裂。 (1) 构件因热胀或冷缩受到限制时产生应力；)(0TTEl（E-弹性模量；l-线膨胀系数）5(2) 材料中因存在温度梯度而产

3、生热应力；例，一块玻璃平板从例，一块玻璃平板从373K373K的沸水中掉入的沸水中掉入273K273K的冰水浴中，假设的冰水浴中，假设表面层在瞬间降到表面层在瞬间降到273K273K，则表面层趋于收缩，而此时内层还保，则表面层趋于收缩，而此时内层还保留在留在373K373K，并无收缩，这样，在表面层就产生了一个张应力。，并无收缩，这样，在表面层就产生了一个张应力。而内层有一相应的压应力，其后由于内层温度不断下降，材料而内层有一相应的压应力，其后由于内层温度不断下降，材料中热应力逐渐减小。中热应力逐渐减小。6(3) 多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生热应力。1 212坯受较强的拉力作用釉被拉离

4、坯面 釉受较大拉力的作用发生龟裂或坯向内侧弯曲 例1：由坯釉热膨胀系数不同引起。上釉陶瓷: 釉的热膨胀系数：1 ；坯体的热膨胀系数：2无机材料物理性能7一根一根1m1m长的长的AlAl2 2O O3 3 炉管从室温炉管从室温 (25(25o oC)C)加热到加热到10001000o oC C时，假时，假使在此过程中，材料的热膨胀系数为使在此过程中，材料的热膨胀系数为8.88.8 1010-6-6 mm/( mm/(mmmmo oC C) ) ，材料的弹性模量是材料的弹性模量是E=370E=370 10103 3MPaMPa，计算管在膨胀过程中的计算管在膨胀过程中的热应力是多少？热应力是多少？无

5、机材料物理性能8361058. 8)251000()/(108 . 8(CCmmmmToo2. 热应力的计算平面陶瓷薄板的热应力图(1) 平面陶瓷薄板：TElzx1 在t = 0的瞬间，x=z=max，如果正好达到材料的极限抗拉强度f ，则前后两表面开裂破坏，从而得材料所能承受的最大温差为：ETlf)1 (max(2) 对于其他非平面薄板状材料：ESTlf)1 (max（S-形状因子）三、抗热冲击断裂性能三、抗热冲击断裂性能考虑问题的出发点： 从弹性力学的观点出发，以强度-应力为判据，即材料中的热应力达到强度极限时，材料就产生开裂，一旦有裂纹成核就会导致材料的完全破坏。适用于一般的玻璃、陶瓷和

6、电子陶瓷材料1. 第一热应力断裂抵抗因子RETlf)1 (max由可知：Tmax值越大，说明材料能承受的温度变化越大，即热稳定性越好。定义：第一热应力断裂抵抗因子或第一热应力因子为：ERlf)1 ( （K）则材料所能承受的最大温差为：ERTlf)1 (max 实际上材料是否出现热应力断裂（或能承受的最大温差Tmax），除了与最大热应力相关外，还与材料中应力的分布、产生的速率和持续时间，材料的特性（塑性、均匀性、弛豫性），裂纹、缺陷、散热有关。2. 第二热应力断裂抵抗因子R 材料的热导率：热导率越大，传热越快，热应力持续一定时间后很快缓解，对热稳定性有利； 传热的途径：薄的材料或制品传热途径短，