【大學】陶瓷材料的力學性能

1、. 陶瓷材料的化學鍵大都為離子鍵和共價鍵，鍵合陶瓷材料的化學鍵大都為離子鍵和共價鍵，鍵合牢固并有明顯的方向性，同一般的金屬相比，其晶體牢固并有明顯的方向性，同一般的金屬相比，其晶體結構復雜而表面能小，因此，它的強度、硬度、彈性結構復雜而表面能小，因此，它的強度、硬度、彈性模量、耐磨性、耐蝕性及耐熱性比金屬優(yōu)越，但塑性、模量、耐磨性、耐蝕性及耐熱性比金屬優(yōu)越，但塑性、韌性、可加工性、抗熱震性及使用可靠性卻不如金屬。韌性、可加工性、抗熱震性及使用可靠性卻不如金屬。 因此了解陶瓷的性能特點及其控制因素，不論是因此了解陶瓷的性能特點及其控制因素，不論是對研究開發(fā)，還是使用、設計都是十分重要的。對研究開

2、發(fā)，還是使用、設計都是十分重要的。 . 11.1 陶瓷材料的彈性性能陶瓷材料的彈性性能.11.1.1 11.1.1 陶瓷材料的彈性模量陶瓷材料的彈性模量 陶瓷材料為脆性材料，在室溫下承載時幾乎不陶瓷材料為脆性材料，在室溫下承載時幾乎不能產生塑性變形，而在彈性變形范圍內就產生斷裂能產生塑性變形，而在彈性變形范圍內就產生斷裂破壞，破壞，因此因此，其彈性性質就顯得尤為重要。與其他，其彈性性質就顯得尤為重要。與其他固體材料一樣，陶瓷的彈性變形可用虎克定律來描固體材料一樣，陶瓷的彈性變形可用虎克定律來描述。述。. 陶瓷的彈性變形實際上是外力的作用下原子間陶瓷的彈性變形實際上是外力的作用下原子間距由平衡位

3、產生了很小位移的結果。這個原子間微距由平衡位產生了很小位移的結果。這個原子間微小的位移所允許的臨界值很小，超過此值，就會產小的位移所允許的臨界值很小，超過此值，就會產生鍵的斷裂（生鍵的斷裂（室溫下的陶瓷室溫下的陶瓷）或產生原子面滑移塑）或產生原子面滑移塑性變形（性變形（高溫下的陶瓷高溫下的陶瓷）。）。 彈性模量反映的是原子間距的微小變化所需外彈性模量反映的是原子間距的微小變化所需外力的大小。彈性模量的重要因素是原子間結合力，力的大小。彈性模量的重要因素是原子間結合力，即化學鍵。即化學鍵。表表給出一些陶瓷在室溫下的彈性模量。給出一些陶瓷在室溫下的彈性模量。.11.1.2 彈性模量的影響因素彈性模

4、量的影響因素. 1 溫度對彈性的影響溫度對彈性的影響 .圖圖11.1 11.1 原子結合力示意圖原子結合力示意圖.圖圖11.2 11.2 溫度對彈性模量的影響溫度對彈性模量的影響. 2 彈性模量與熔點的關系彈性模量與熔點的關系 amVkTE100.圖圖11.3 11.3 彈性模量與彈性模量與kTkTm m/V/Va a之間的關系之間的關系.3 彈性模量與材料致密度的關系彈性模量與材料致密度的關系)1 (2210pfpfEE.圖圖11.4 11.4 氣孔率對彈性模量的影響氣孔率對彈性模量的影響. Frost Frost指出，彈性模量與氣孔率之間符指出，彈性模量與氣孔率之間符合指數(shù)關系合指數(shù)關系

5、式中，式中，B為常數(shù)。為常數(shù)。 總之總之，隨著氣孔率的增加，陶瓷的彈性，隨著氣孔率的增加，陶瓷的彈性模量急劇下降。模量急劇下降。)exp(0BpEE（113）.11.1.3 復合材料的彈性模量復合材料的彈性模量.圖圖11.5 11.5 三明治結構復合材料示意圖三明治結構復合材料示意圖.VoigtVoigt模型假定兩相應變相同即平行層面模型假定兩相應變相同即平行層面拉伸時，復合材料的模量為：拉伸時，復合材料的模量為： 式中，式中，22為模量為為模量為E2E2的相的體積分數(shù)，的相的體積分數(shù)，E1E1為另一相的模量。對其他的模量（為另一相的模量。對其他的模量（G G，K K），），也可以寫出類似的關

6、系式。在這種情況下，大也可以寫出類似的關系式。在這種情況下，大部分作用應力由高模量相承擔。部分作用應力由高模量相承擔。2211EEEL（11114 4）.ReussReuss模型假定各相的應力相同，即垂于模型假定各相的應力相同，即垂于層面拉伸時，給出復合材料模量層面拉伸時，給出復合材料模量 E ET T 的表達式的表達式 對其他模量同樣也可以寫出類似的關系對其他模量同樣也可以寫出類似的關系式。符號式。符號E EL L和和E ET T分別表示復合材料彈性模量的上限分別表示復合材料彈性模量的上限和下限值。和下限值。HashinHashin和和ShtrikmaShtrikma也曾確定出二相復也曾確定

7、出二相復合材料模量的上下限，而且比上述兩個界限之間合材料模量的上下限，而且比上述兩個界限之間范圍窄的多，且不包括關于相的幾何形狀的任何范圍窄的多，且不包括關于相的幾何形狀的任何特殊假設。特殊假設。 122121EEEEET（11115 5）.圖圖11116 6復合材料彈性模量計算值與復合材料彈性模量計算值與試驗值的對比試驗值的對比. 圖圖11116 6給出了給出了VoigtVoigt及及ReussReuss表達式的計算值與表達式的計算值與HashinHashin及及ShtrikmanShtrikman的上下限值及其與的上下限值及其與WCWCCoCo系統(tǒng)試驗系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)的比較。圖中的數(shù)據(jù)是經歸一

8、化處理的，從中可數(shù)據(jù)的比較。圖中的數(shù)據(jù)是經歸一化處理的，從中可看出，看出，HashinHashinShtrikmanShtrikman界限比界限比VoigtVoigt與與ReussReuss表達式表達式更符合試驗數(shù)據(jù)。更符合試驗數(shù)據(jù)。 實際上用混合定律是不能準確描述復合材料的彈實際上用混合定律是不能準確描述復合材料的彈性模量的。其原因在于，等應力與等應變的假定是不性模量的。其原因在于，等應力與等應變的假定是不完全合理的。而實際復合材料是處在二者之間的狀態(tài)，完全合理的。而實際復合材料是處在二者之間的狀態(tài)，所以試驗數(shù)據(jù)落在這兩個界限之間。所以試驗數(shù)據(jù)落在這兩個界限之間。 一般來講一般來講，在其他性

9、能允許的情況下，可以通過，在其他性能允許的情況下，可以通過在一定范圍內調整兩相比例來獲得所需的彈性模量值在一定范圍內調整兩相比例來獲得所需的彈性模量值。.11.1.4 單晶體陶瓷彈性模量的各向異性單晶體陶瓷彈性模量的各向異性. 11.2 陶瓷材料的強度及其影響因素陶瓷材料的強度及其影響因素 .圖圖11.7 11.7 陶瓷與金屬的應力應變曲線類型陶瓷與金屬的應力應變曲線類型. 由此可知由此可知，陶瓷材料的室溫強度是彈，陶瓷材料的室溫強度是彈性變形抗力，即當彈性變形達到極限程度性變形抗力，即當彈性變形達到極限程度而發(fā)生斷裂時的應力可采用金屬材料的斷而發(fā)生斷裂時的應力可采用金屬材料的斷裂強度計算公式

10、進行計算。裂強度計算公式進行計算。 強度與彈性模量及硬度一樣，是材料強度與彈性模量及硬度一樣，是材料本身的物理參數(shù)，它決定于材料的成分及本身的物理參數(shù)，它決定于材料的成分及組織結構，同時也隨外界條件（如溫度、組織結構，同時也隨外界條件（如溫度、應力狀態(tài)等）的變化而變化。應力狀態(tài)等）的變化而變化。.影響強度的因素影響強度的因素.影響強度的因素影響強度的因素.1 氣孔率對強度的影響氣孔率對強度的影響 氣孔是絕大多數(shù)陶瓷的主要組織缺陷之一，氣氣孔是絕大多數(shù)陶瓷的主要組織缺陷之一，氣孔明顯的降低了載荷作用橫截面積，同時氣孔也是孔明顯的降低了載荷作用橫截面積，同時氣孔也是引起應力集中的地方（對于孤立的球

11、形氣孔，應力引起應力集中的地方（對于孤立的球形氣孔，應力增加一倍）。有關氣孔率與強度的關系式由多種提增加一倍）。有關氣孔率與強度的關系式由多種提案，其中最常用的是案，其中最常用的是RyskewitschRyskewitsch提出的經驗公式提出的經驗公式 式中，式中，p p為氣孔率，為氣孔率，0 0為為p p0 0時的強度，時的強度，為為常數(shù)，其值在常數(shù)，其值在4 47 7之間，許多試驗數(shù)據(jù)與此式接近之間，許多試驗數(shù)據(jù)與此式接近。 )exp(0p（ 11 116 6）. 根據(jù)上式可推斷出當根據(jù)上式可推斷出當p p1010時，陶瓷的強度時，陶瓷的強度就下降到無氣孔時的一半。陶瓷的氣孔率約為就下降到

12、無氣孔時的一半。陶瓷的氣孔率約為3 3，陶器的氣孔率約為，陶器的氣孔率約為10101515。當材料成分。當材料成分相同，氣孔率的不同將引起強度的顯著差異。相同，氣孔率的不同將引起強度的顯著差異。 圖圖11118 8示出示出ALAL2 2O O3 3陶瓷的彎曲強度與氣孔率之陶瓷的彎曲強度與氣孔率之間的關系?？梢钥闯?，試驗與理論值符合較好。間的關系?？梢钥闯?，試驗與理論值符合較好。 由上述可知由上述可知，為了獲得高強度，應制備接近理，為了獲得高強度，應制備接近理論密度的無氣孔陶瓷材料。論密度的無氣孔陶瓷材料。.圖圖11.8 11.8 AlAl2 2O O3 3的強度與氣孔率的關系的強度與氣孔率的關

13、系.2 2 晶體尺寸對強度的影響晶體尺寸對強度的影響陶瓷材料的強度與晶粒尺寸的關系與金屬有類陶瓷材料的強度與晶粒尺寸的關系與金屬有類似的規(guī)律，也符合似的規(guī)律，也符合HallHallPetchPetch關系式關系式 式中，式中，0 0為無限大單晶的強度，為無限大單晶的強度，k k為系數(shù)為系數(shù), ,d d為為晶粒直徑。晶粒直徑。f f與與d d1/21/2的關系曲線分為兩個區(qū)域，但在的關系曲線分為兩個區(qū)域，但在兩區(qū)域內都成直線關系。在兩區(qū)域內都成直線關系。在I I區(qū)，有以下關系，即區(qū)，有以下關系，即 （11118 8）此時此時cdcd，故有故有f fdd1/21/2的關系。的關系。 2/10kdf

14、cEYf/21*（11117 7）.在在區(qū)，符合由金屬中位錯塞積（區(qū)，符合由金屬中位錯塞積（pilepileupup）模型推導出的滑移面剪切應力模型推導出的滑移面剪切應力ii與位錯塞積與位錯塞積群長度群長度L L（與晶粒與晶粒d d大小有關）之間的關系式大小有關）之間的關系式 式中，式中，0 0為位錯運動摩擦力；為位錯運動摩擦力；k ks s為比例常為比例常數(shù)，它與裂紋形成時的表面能有關，對多晶體來說數(shù)，它與裂紋形成時的表面能有關，對多晶體來說，近似的有，近似的有22的關系。由于的關系。由于LdLd，所以有所以有f fdd1/21/2的比例關系。的比例關系。圖圖11119 9給出多晶給出多晶A

15、LAL2 2O O3 3陶瓷陶瓷強度與晶粒關系，可以看出隨強度與晶粒關系，可以看出隨d d的減小強度均顯著的減小強度均顯著提高。提高。2/10dksi（11119 9）.AlAl2 2O O3 3強度與晶粒尺寸之間的關系強度與晶粒尺寸之間的關系. 從定性的角度上講，試驗研究已得到了從定性的角度上講，試驗研究已得到了dd1/21/2關系變化趨勢相一致的結果。但對燒結關系變化趨勢相一致的結果。但對燒結體陶瓷來講，要作出只有晶粒尺寸大小不同而其體陶瓷來講，要作出只有晶粒尺寸大小不同而其他組織參量都相同的試樣是非常困難的，因此往他組織參量都相同的試樣是非常困難的，因此往往其他因素與晶粒尺寸同時對強度起

16、影響作用。往其他因素與晶粒尺寸同時對強度起影響作用。 因此陶瓷中的因此陶瓷中的f f與與d d1/21/2的關系并非那么容的關系并非那么容易搞清，還有待于進一步研究。但無論如何，室易搞清，還有待于進一步研究。但無論如何，室溫斷裂強度無疑的隨晶粒尺寸的減小而增高，所溫斷裂強度無疑的隨晶粒尺寸的減小而增高，所以對于結構陶瓷材料來說，努力獲得細晶粒組織，以對于結構陶瓷材料來說，努力獲得細晶粒組織，對提高室溫強度是有利而無害的。對提高室溫強度是有利而無害的。 .3 晶界相的性質于厚度、晶粒形狀晶界相的性質于厚度、晶粒形狀對強度的影響對強度的影響 . 綜上所述，高強度單相多晶陶瓷的顯綜上所述，高強度單相

17、多晶陶瓷的顯微組織應符合如下要求：微組織應符合如下要求： 晶粒尺寸小，晶體缺陷少；晶粒尺寸小，晶體缺陷少； 晶粒尺寸均勻、等軸，不易在晶界處引起應晶粒尺寸均勻、等軸，不易在晶界處引起應力集中；力集中； 晶界相含量適當，并盡量減少脆性玻璃相含晶界相含量適當，并盡量減少脆性玻璃相含量，應能阻止晶內裂紋過界擴展，并能松弛裂紋量，應能阻止晶內裂紋過界擴展，并能松弛裂紋尖端應力集中；尖端應力集中； 減小氣孔率，使其盡量接近理論密度。減小氣孔率，使其盡量接近理論密度。.4 濕度對強度的影響濕度對強度的影響 陶瓷材料的一個最大的特點就是高溫強度比陶瓷材料的一個最大的特點就是高溫強度比金屬高的多。未來汽車用燃

18、氣發(fā)動機的預計溫度金屬高的多。未來汽車用燃氣發(fā)動機的預計溫度為為1370。這樣的工作溫度，。這樣的工作溫度，Ni、Cr、Co系的超系的超耐熱合金已無法承受，但耐熱合金已無法承受，但Si3N4、SiC陶瓷卻大有希陶瓷卻大有希望。望。 當溫度當溫度（Tm為熔點）時，陶瓷材料的強度基為熔點）時，陶瓷材料的強度基本不變，當溫度高于本不變，當溫度高于Tm時才出現(xiàn)明顯的降低。時才出現(xiàn)明顯的降低。Brown等人提出等人提出圖圖1110所示的強度的變化曲線所示的強度的變化曲線，可以看出整個曲線可分為三個區(qū)域。，可以看出整個曲線可分為三個區(qū)域。 . 在低溫在低溫A A區(qū)，斷裂前無塑性變形，陶瓷的斷裂主要區(qū)，斷裂

19、前無塑性變形，陶瓷的斷裂主要決定于試樣內部既存在缺陷（裂紋、氣孔等）引起裂決定于試樣內部既存在缺陷（裂紋、氣孔等）引起裂紋的擴展，為脆性斷裂，其斷裂應力為：紋的擴展，為脆性斷裂，其斷裂應力為： 式中，式中，E E、* *及及c c等參數(shù)對溫度不敏感，所以在等參數(shù)對溫度不敏感，所以在A A區(qū)區(qū)f f隨溫度升高變化不大；在中間溫度隨溫度升高變化不大；在中間溫度B B區(qū)，由于斷區(qū)，由于斷裂前產生塑性變形。因而強度對既存在缺陷的敏感性裂前產生塑性變形。因而強度對既存在缺陷的敏感性降低，斷裂受塑性變形控制，降低，斷裂受塑性變形控制，f f隨溫度的上升而有明隨溫度的上升而有明顯的降低。此時的斷裂應力受位錯

20、塞積機制控制，即顯的降低。此時的斷裂應力受位錯塞積機制控制，即f f0 0k dk d1/21/2； cEYf/21*（11111010）. 當溫度進一步升高時（當溫度進一步升高時（C C區(qū)）。二維滑移系開區(qū)）。二維滑移系開動，位錯塞積群中的一部分位錯產生的交叉滑移動，位錯塞積群中的一部分位錯產生的交叉滑移隨溫度的升高而變得活躍，由此而產生的對位錯隨溫度的升高而變得活躍，由此而產生的對位錯塞積群前端應力的松弛作用就越發(fā)明顯。所以在塞積群前端應力的松弛作用就越發(fā)明顯。所以在此區(qū)域內，斷裂應力有隨溫度的升高而上升的趨此區(qū)域內，斷裂應力有隨溫度的升高而上升的趨勢。勢。 圖圖11111010給出的是陶

21、瓷材料的強度隨溫度變給出的是陶瓷材料的強度隨溫度變化關系的一般趨勢。并非對所有的陶瓷材料都符化關系的一般趨勢。并非對所有的陶瓷材料都符合很好，也并非對所有陶瓷材料合很好，也并非對所有陶瓷材料A A、B B、C C三個區(qū)都三個區(qū)都出現(xiàn)。出現(xiàn)。 .圖圖11111010陶瓷的斷裂應力與溫度的陶瓷的斷裂應力與溫度的依賴關系示意圖依賴關系示意圖. 陶瓷材料的強度隨材料的純度、微觀組織結構陶瓷材料的強度隨材料的純度、微觀組織結構因素及表面狀態(tài)（粗純度）的變化而變化，因此即因素及表面狀態(tài)（粗純度）的變化而變化，因此即使是同一種材料，由于制備工藝不同，其使是同一種材料，由于制備工藝不同，其f f及其隨及其隨溫

22、度的變化關系也有差異。溫度的變化關系也有差異。 圖圖11-1111-11示出兩種不同的示出兩種不同的ALAL2 2O O3 3陶瓷的強度隨溫度陶瓷的強度隨溫度的變化曲線?？梢钥闯龈呒兊淖兓€?？梢钥闯龈呒傾LAL2 2O O3 3的強度變化比較簡的強度變化比較簡單，即隨溫度的升高單調下降。而低純單，即隨溫度的升高單調下降。而低純ALAL2 2O O3 3陶瓷的陶瓷的強度在低溫下高于高純強度在低溫下高于高純ALAL2 2O O3 3陶瓷，且在陶瓷，且在800800附近出附近出現(xiàn)峰值，溫度在現(xiàn)峰值，溫度在800800以上強度急劇下降。以上強度急劇下降。.AlAl2 2O O3 3的強度隨溫度的變

23、化的強度隨溫度的變化. 這是由于晶界玻璃相對致密化及愈合組織這是由于晶界玻璃相對致密化及愈合組織缺陷產生有利作用，因此在較低的溫度下玻璃缺陷產生有利作用，因此在較低的溫度下玻璃相尚未軟化時低純度相尚未軟化時低純度ALAL2 2O O3 3的強度較高，的強度較高，800800時出現(xiàn)的強度峰值是由于晶界玻璃相產生晶化時出現(xiàn)的強度峰值是由于晶界玻璃相產生晶化的貢獻。當溫度較高時，由于玻璃相軟化而使的貢獻。當溫度較高時，由于玻璃相軟化而使強度急劇下降。強度急劇下降。 .11.3 11.3 陶瓷材料的斷裂韌性與熱抗震性陶瓷材料的斷裂韌性與熱抗震性. 如前所述如前所述，陶瓷材料在室溫下甚至在，陶瓷材料在室

24、溫下甚至在的溫度的溫度范圍很難產生塑性變形，因此其斷裂方式為脆性范圍很難產生塑性變形，因此其斷裂方式為脆性斷裂，所以陶瓷材料的裂紋敏感性很強。斷裂，所以陶瓷材料的裂紋敏感性很強。 基于陶瓷的這種特性可知，斷裂力學性能是基于陶瓷的這種特性可知，斷裂力學性能是評價陶瓷材料力學性能的重要指標，同時也正是評價陶瓷材料力學性能的重要指標，同時也正是由于這種特性，其斷裂行為非常適合與用線彈性由于這種特性，其斷裂行為非常適合與用線彈性斷裂力學來描述。常用來評價陶瓷材料韌性的斷斷裂力學來描述。常用來評價陶瓷材料韌性的斷裂力學參數(shù)就是斷裂韌性（裂力學參數(shù)就是斷裂韌性（K KICIC）。）。.給出一些陶瓷材料的斷

25、裂韌性值，并附常用幾種金給出一些陶瓷材料的斷裂韌性值，并附常用幾種金屬材料的斷裂韌性以作對比，可見金屬材料的屬材料的斷裂韌性以作對比，可見金屬材料的K KIcIc值值比陶瓷的高一個數(shù)量級。要考慮使陶瓷材料的特長比陶瓷的高一個數(shù)量級。要考慮使陶瓷材料的特長得到充分發(fā)揮，擴大在實際應用，就必須想辦法大得到充分發(fā)揮，擴大在實際應用，就必須想辦法大幅度提高和改善陶瓷的韌性。幅度提高和改善陶瓷的韌性。 改善陶瓷韌性的方法主要有兩種改善陶瓷韌性的方法主要有兩種： 一是一是增加陶瓷中的玻璃相，以緩沖裂紋的擴展增加陶瓷中的玻璃相，以緩沖裂紋的擴展速率；速率； 二是二是添加增強材料，如顆粒增強材料和纖維增添加增

26、強材料，如顆粒增強材料和纖維增強材料等，以阻止裂紋的擴展。在實際應用中經常強材料等，以阻止裂紋的擴展。在實際應用中經常采用的是第二種方法，特別是晶須增強陶瓷材料的采用的是第二種方法，特別是晶須增強陶瓷材料的應用最為廣泛。應用最為廣泛。 .11.3.2 陶瓷材料的抗熱震性陶瓷材料的抗熱震性. 陶瓷材料的抗熱震能力是其力學性能和熱學性能陶瓷材料的抗熱震能力是其力學性能和熱學性能對應于各種受熱條件的綜合表現(xiàn)。材料的力學參數(shù)，對應于各種受熱條件的綜合表現(xiàn)。材料的力學參數(shù)，如強度、斷裂韌性等表征對熱震破壞的抗力，而各種如強度、斷裂韌性等表征對熱震破壞的抗力，而各種熱環(huán)境下引起的熱應力是熱震破壞的動力。熱

27、環(huán)境下引起的熱應力是熱震破壞的動力。 目前有兩種觀點來評價陶瓷的抗熱震性：目前有兩種觀點來評價陶瓷的抗熱震性： 一種一種是基于熱彈性理論，當熱震溫差引起的熱是基于熱彈性理論，當熱震溫差引起的熱應力超過材料的斷裂應力時，導致材料瞬時斷裂；應力超過材料的斷裂應力時，導致材料瞬時斷裂； 另一種另一種是基于斷裂力學的概念，當熱應力引起的是基于斷裂力學的概念，當熱應力引起的儲存于材料中的應變能足以支付裂紋擴展所需的新生儲存于材料中的應變能足以支付裂紋擴展所需的新生表面能時，裂紋就擴展。表面能時，裂紋就擴展。 . 下面下面，我們以陶瓷材料的熱應力和斷裂強度之間，我們以陶瓷材料的熱應力和斷裂強度之間的平衡為

28、判據(jù)，分析材料在變溫過程中所允許的最大的平衡為判據(jù)，分析材料在變溫過程中所允許的最大溫差和變溫速率，簡要說明在各種熱震條件下，表征溫差和變溫速率，簡要說明在各種熱震條件下，表征陶瓷材料的抗熱震參數(shù)。在受熱或冷卻過程中，陶瓷陶瓷材料的抗熱震參數(shù)。在受熱或冷卻過程中，陶瓷材料出現(xiàn)溫度梯度。在一般情況下，最大熱應力材料出現(xiàn)溫度梯度。在一般情況下，最大熱應力HmaxHmax是多種參數(shù)的函數(shù)：是多種參數(shù)的函數(shù)： 其中其中，m m為材料特征參數(shù)，諸如力學、熱學性能為材料特征參數(shù)，諸如力學、熱學性能；H H為熱處理條件，如氣、液環(huán)境介質；為熱處理條件，如氣、液環(huán)境介質；S S為試樣幾何為試樣幾何因子；因子；

29、T T為與溫度有關的參數(shù)，如溫度、變溫速率、為與溫度有關的參數(shù)，如溫度、變溫速率、熱通量、輻射溫度等。熱通量、輻射溫度等。 )()()()(maxTPSHmfH（11111111）.對于幾何形狀和熱處理條件相同的熱震試驗，對于幾何形狀和熱處理條件相同的熱震試驗，(H)(H)和和 可視為常數(shù)，于是上式簡化為可視為常數(shù)，于是上式簡化為 （11111212）當當HmaxHmax隨溫度函數(shù)隨溫度函數(shù)P P（T T）的變化而達到材料的的變化而達到材料的斷裂強度斷裂強度ff時，相應的溫度函數(shù)稱為臨界溫度函數(shù)時，相應的溫度函數(shù)稱為臨界溫度函數(shù)P P（T T）c c。由上式得由上式得 臨界溫度函數(shù)是陶瓷材料抗

30、熱震斷裂的量度。臨界溫度函數(shù)是陶瓷材料抗熱震斷裂的量度。它借助于材料的力學和熱學性能參數(shù)來描述，稱之為它借助于材料的力學和熱學性能參數(shù)來描述，稱之為抗熱震參數(shù)抗熱震參數(shù)R R。)()(maxTPmfHfcfcmFTPmfTP)()()(/)(或（11111313）)(S. 在急劇受熱或冷卻條件下，臨界溫度函數(shù)在急劇受熱或冷卻條件下，臨界溫度函數(shù)P P（T T）c c就是引起臨界熱應力的臨界溫度差就是引起臨界熱應力的臨界溫度差T Tc c，當一均勻試樣當一均勻試樣從高溫從高溫T T1 1狀態(tài)下立即拋入低溫狀態(tài)下立即拋入低溫T T0 0的介質中時，其表面瞬的介質中時，其表面瞬時收縮率為時收縮率為（

31、T T0 0T T1 1）。 然而然而，由于保持原溫度的內層并未收縮，于是表面，由于保持原溫度的內層并未收縮，于是表面層受到來自內層的張力為層受到來自內層的張力為EE（T T0 0T T1 1）/ /（1 1），其中泊松比項其中泊松比項（1 1）的引入是考慮多向應變導致的的引入是考慮多向應變導致的熱應力。熱應力。 由此可得由此可得在急劇受熱或冷卻條件下，熱震參數(shù)在急劇受熱或冷卻條件下，熱震參數(shù)R R為為 fcETR1（11111414）. 在緩慢受熱或冷卻條件下，構件越接近外層則在緩慢受熱或冷卻條件下，構件越接近外層則受熱或冷卻速率越快，而中心較小，這取決于構件受熱或冷卻速率越快，而中心較小，這取決于構