山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2021-02-09
陶瓷的抗熱震性如何提高
陶瓷材料的抗熱震性是其力學性能和熱學性能的綜合表現,與材料本身的物理性質有關,一些熱學和力學參數是影響陶瓷抗熱震性的主要參數。因此,提高陶瓷抗熱震性應從改善工藝和物理參數等方面入手。
改善工藝
材料中含有少量微裂紋時,微小裂紋破裂有明顯的動力擴展,從而造成嚴重破壞。從工藝的角度出發,通過調整材料的顆粒尺寸、人為引入裂紋等方法提高材料的抗熱震性,例如二氧化鋯微裂紋增韌陶瓷。
通過相變改善
氧化鋯同時存在單斜、四方和立方三種晶型,且熱膨脹系數不同,在升溫和降溫過程中,發生相變時伴隨的體積變化容易導致材料破裂。利用這一特點,通過對相組成及其變化調整和控制,可以提高氧化鋯陶瓷材料的抗熱震性能。
引入金屬化合物
經研究發現,Fe-Al基金屬間化合物的性能介于鋼與陶瓷之間,與氧化鋁具有較好的適配性。在氧化鋁基體中引入金屬間化合物Fe-Al相,其抗彎強度和斷裂韌性可提高到600MPa和10MPa·m1/2,同時影響Fe-Al/氧化鋁復合材料的抗熱震性。
引入稀土氧化物
稀土氧化物由于具有特殊的物理化學性能,能夠起到改善氧化鋁陶瓷顯微結構和提高力學性能的作用。引入稀土氧化物被認為是改善氧化鋁陶瓷性能的一個有效途徑,如引入稀土氧化物三氧化二釔、氧化鑭、氧化釤等可以抑制氧化鋁晶粒生長,細化晶粒,提高力學性能;引入適量的三氧化二釔、氧化鈰、氧化鑭等可以改善氧化鋁陶瓷的顯微結構,加速燒結,有利于致密化并保持較好的力學性能。
引入低熱膨脹系數組元
在氧化物陶瓷材料中,添加提高熱導率、降低熱膨脹系數的組元有利于提高陶瓷的抗熱震性。例如,在氧化鋁陶瓷中添加堇青石、莫來石、鈦酸鋁、鋰輝石、鋰霞石等可獲得具有較低熱膨脹系數的復合材料,從而提高氧化鋁陶瓷的抗熱震性。
形成氧化物-非氧化物復合材料
通過對氧化物-非氧化物復合材料的高溫性能的研究發現,在氧化物中引入非氧化物,材料的抗熱震性能明顯提高,原因在于非氧化物的熱傳導性較高,本身的抗熱震性能較好。同時,對于非氧化物基的材料而言,引入適當的氧化物可以保持非氧化物原有優良的抗熱震性。
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