第一章 材料在静载下的力学行为(9.陶瓷材料的静强度).ppt

1.9 陶瓷材料的静强度 陶瓷是当代三大固体材料之一 工程陶瓷 SiN4,SiC,Al2O3,ZrO2 特点：耐高温，硬度高，E高，耐磨，耐蚀，抗蠕变性能好 1.9.1 陶瓷材料的拉伸曲线与弹性变形 材料在静拉伸载荷作用下，经过弹性变形加塑性变形加断裂三个阶段。 E＝σ∕ε E↑原子间键合强度越大。 E工程技术意义：反映材料刚度大小。 陶瓷材料E的特点 E陶?E 如 Al:E=65G Pa Al2O3：E=390Mpa 钢:E=200Gpa SiC:E=470G Pa 陶瓷材料E:不仅与结合键（离子键和共价键）有关，还与陶瓷结构及气孔率有关，而金属材料E是一个极为稳定的力学性能指标，合金化，热处理，冷热加工难以改变它的数值。但陶瓷的工艺过程却对陶瓷材料的E有着巨大的影响。 如气孔率P较小时，E=E0(1-KP) K为常数，E0是无气孔时的E0 陶瓷材料（特别是气孔率较高时） E压 E拉 且E压 E拉 而金属 E压=E拉 1.9.2 陶瓷材料的拉弯强度 因为陶瓷材料塑性差，拉伸时，若夹头不对轴，断裂往往发生在夹头处，测不出真实的σf ,所以，一般均采用弯曲试验。 三点或四点弯曲,跨距为20～30mm，尺寸：（3－4）*（4－5）*（30－40）mm 三点弯曲时： 四点弯曲时：P为断裂载荷（N） L为下支点间跨距（mm） l为上支点间跨距（mm）（对4点弯曲） b为试样宽度（mm） h为试样厚度（mm） 1.9.3 陶瓷材料的断裂与断裂强度 理想晶体的断裂强度为 其中 为理论断裂强度, E为弹性模量 , 为材料比表面能 , 为原子间距离 陶瓷材料断裂强度理论值与实测值相差巨大可用格里菲斯裂缝强度理论得到满意解释 陶瓷材料断裂强度的特点 陶瓷材料尽管本质上应该具有很高的断裂强度，但实际断裂强度却往往低于金属 其 气孔和材料密度对陶瓷断裂强度有重大影响 思考题与习题 陶瓷材料尽管本质上应该具有很高的断裂强度，但实际断裂强度却往往低于金属 其 气孔和材料密度对陶瓷断裂强度有重大影响 * * *