Физические и механические свойства керамики.
1.1.Механические свойства:
Механическая прочность (изгиб, сжатие, растяжение).Керамические материалы оцениваются по пределу прочности различных разрушающих нагрузок (растяжение, сжатие, статический и динамический изгиб, удар и скручивание при повышенных температурах).
Керамические материалы лучше работают на сжатие чем на растяжение, изгиб и особенно удар.
Пластическая деформация у керамики отсутствует.
Характер поверхности разрушения определяется фазовым составом и микроструктурой.
Керамические материалы имеют высокое значение модуля Юнга. Удлинение при нагрузке не велико.
Где μ — коэффициент Пуассона;
для абсолютно хрупкого материала — 0
для абсолютно упругого материала - 0,5
Е - модуль Юнга;
сопротивление материала к растяжению/сжатию
G - модуль сдвига
отношение касательного напряжения к сдвиговой деформации
Прочность керамических материалов определяется:
-природой межатомных сил в фазах керамики;
-соотношением кристаллических фаз и стеклофазы;
-структурой материала;
-пористостью;
-макро и микродефектностью.
Теоретическая прочность большинства связей в керамических материалах составляет
100000-500000 кг/см2.
Абсолютное значение механической прочности на изгиб для оксидной керамики составляет 5000-6000 кг/см2, для силикатной керамики-2000 кг/см2.
Испытания проводят на образцах круглого или квадратного сечения
 |
Р
| |
 |  | ||
L
Для круглого сечения
где Р - нагрузка, кгс;
L - расстояние между опорами;
d - диаметр образца
Для квадратного сечения
где Р - нагрузка, кгс;
L - расстояние между опорами;
S - площадь сечения образца
Микротвердость.-свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела-индектора.
Твердость определяется как отношение величины нагрузки к площади или объему поверхности отпечатка.
Зависит от: -межатомных расстояний, -координационного числа (чем выше число,тем выше твердость), -валентности, -природы химической связи, -хрупкости, и других параметров.
По десятибальной шкале Мооса: -алмаз -10, -оксидная керамика -8,5-9, - силикатная керамика- 7-8, металлы — 2-5.
Хрупкость- свойство материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций ( противоположность пластичности). Удлинение для керамических материалов не превышает 0,2-0,5%.
предел прочности
σ
точка разрушения
ε
Трещиностойкость-способность материала сопротивляться развитию трещин (разрушаться)
при однократном, цикличном и замедленном разрушении (воздействии).
1.2.Теплофизические свойства:
Теплоемкость- величина, определяющая отношение количества теплоты, получаемого телом, к соответствующему приращению его температуры.
Где ΔQ- количество теплоты
ΔТ- изменение температуры
размерность -Дж/К
Теплопроводность-перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения.Теплопроводность керамики зависит от состава кристаллических фаз и пористости.
Теория теплопроводности основана на представлении о переносе тепла в твердых телах упругими волнами или фотонами
где λ- коэффициент теплопроводности
Q- количество теплоты
h- толщина стенки
τ -время
F- площадь
Т- температура
размерность -Вт/(м·К)
Тепловое расширение-изменение линейных размеров и форм тела при изменении его температуры. Для твердых тел-коэффициент линейного теплового расширения.
Где α -коэффициент линейного теплового расширения
∆L-линейное изменение
∆T-изменение температуры
Lо- исходный линейный размер образца
размерность -1/°С
Термостойкость-способность выдерживать термические напряжения не разрушаясь.Измеряется в количестве теплосмен, которое образец способен выдержать без нарушения целостности.
1.3.Электрофизические свойства:
Диэлектрическая проницаемость-безразмернаяфизическая величина, характеризующая свойства изолирующей среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля.
Диэлектрическая проницаемость воздуха- 1
Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков- 2-8
Диэлектрическая проницаемость воды- 80
Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков- 10000-100000
Е
|
где D-электрическое смещение диэлектрика + _
Е-напряженность поля + _
+ _
+ _
+ _
D
Дата добавления: 2016-03-05; просмотров: 3705;