《陶瓷材料》课程教学资源（PPT课件）第五章 结构陶瓷 5.2 陶瓷的增强与增韧

5.2陶瓷的增强与增韧 第五章结构陶瓷 陶瓷的实际强度约为金属的1/10，断裂韧性 约为金属的1/100。 陶瓷的脆性和强度的分散性是陶瓷作为结构材 料的致命弱点。 陶瓷在断裂过程中，除增加新的断裂表面外， 几乎无其它可以吸收能量的机制

⚫ 陶瓷的实际强度约为金属的1 /10，断裂韧性 约为金属的1 /100。 ⚫ 陶瓷的脆性和强度的分散性是陶瓷作为结构材 料的致命弱点。 ⚫ 陶瓷在断裂过程中，除增加新的断裂表面外， 几乎无其它可以吸收能量的机制。 5.２ 陶瓷的增强与增韧 第五章 结构陶瓷

5.2陶瓷的增强与增韧 第五章结构陶瓷 ●提高断裂韧性有两个途径： ●提高强度。增强的途径首先 是提高陶瓷的致密度。 ●增加临界裂纹的长度，或提 高断裂功

⚫ 提高断裂韧性有两个途径： ⚫ 提高强度。增强的途径首先 是提高陶瓷的致密度。 ⚫ 增加临界裂纹的长度，或提 高断裂功。 5.２ 陶瓷的增强与增韧 第五章 结构陶瓷

5.2陶瓷的增强与增韧 第五章结构陶瓷 陶瓷体是由粉末成型烧结而成，其内部有大量 气孔，它的数量、形状、分布和大小都会对断 裂强度产生直接影响。气孔率与陶瓷的强度有 以下经验公式： O.=Oo exp(-bP) 式中，σ是气孔率为P时的强度；o是气孔率 为零时的强度；b是常数

陶瓷体是由粉末成型烧结而成，其内部有大量 气孔，它的数量、形状、分布和大小都会对断 裂强度产生直接影响。气孔率与陶瓷的强度有 以下经验公式： 式中，σc是气孔率为P时的强度；σ0是气孔率 为零时的强度；b是常数。 exp( ) 0 bP c  =  − 5.２ 陶瓷的增强与增韧 第五章 结构陶瓷

5.2陶瓷的增强与增韧 第五章结构陶瓷 气孔率增加或密度降低可使陶瓷强度下降： ●陶瓷的弹性模量随气孔率增大而减小，断裂 强度与弹性模量的平方根成正比，故气孔率 增大或材料密度减小使陶瓷的强度下降。 晶界处的气孔会引起应力集中，在外力作用 下形成微裂纹，降低强度

气孔率增加或密度降低可使陶瓷强度下降： ⚫ 陶瓷的弹性模量随气孔率增大而减小，断裂 强度与弹性模量的平方根成正比，故气孔率 增大或材料密度减小使陶瓷的强度下降。 ⚫ 晶界处的气孔会引起应力集中，在外力作用 下形成微裂纹，降低强度。 5.２ 陶瓷的增强与增韧 第五章 结构陶瓷

5.2陶瓷的增强与增韧 第五章结构陶瓷 气孔率增加，晶粒间接触面积减小，有利于 微裂纹的形成与扩展，增大陶瓷的脆性。 ●气孔若呈不规则状，则在多相交界处，气孔 本身就相当于裂纹。陶瓷高致密时，强度得 到增加，增强的同时也增加了断裂韧性，但 单通过提高强度有时并不能明显地增韧

⚫ 气孔率增加，晶粒间接触面积减小，有利于 微裂纹的形成与扩展，增大陶瓷的脆性。 ⚫ 气孔若呈不规则状，则在多相交界处，气孔 本身就相当于裂纹。陶瓷高致密时，强度得 到增加，增强的同时也增加了断裂韧性，但 单通过提高强度有时并不能明显地增韧。 5.２ 陶瓷的增强与增韧 第五章 结构陶瓷

5.2陶瓷的增强与增韧 第五章结构陶瓷 3 高速钢 硬金属 2 弯曲 强度 /GPa 超级金属 纤维复合材料 耐火 A03 材料 翠 微品玻璃 0 1850 1900 1950 1970 1990 年代 图5-1陶瓷强度近年来的进展及与金属的比较

高速钢 硬金属 超级金属 ZrO2 Si3N4 SiC Al2O3 纤维复合材料 微晶玻璃 耐 火 材 炻 料 器 陶 器 弯 曲 强 度 /GPa 0 1 2 3 年代 1850 1900 1950 1970 1990 图5-1 陶瓷强度近年来的进展及与金属的比较 5.２ 陶瓷的增强与增韧 第五章 结构陶瓷