Термомеханические свойства

Значительная часть керамических материалов предназначена для работы при высоких температурах. В этих условиях для оценки механических свойств керамики используются следующие характеристики: кратковременная прочность керамики при температурах ее службы, температура деформации под нагрузкой и ползучесть.

Прочность керамики при температурах ее службы, так же как и прочность при обычной температуре, оценивается чаще всего пределом прочности при сжатии и изгибе. Главное отличие поведения керамики при нагружении при обычной (20°С) и повышенной температуре (свыше 1000°С) состоит в том, что при повышенных температурах керамический материал начинает испытывать пластическую деформацию.

Определение температуры деформации под нагрузкой проводится в основном для аттестации огнеупорных материалов, используемых для кладки различных теплотехнических устройств. Температура деформации керамики определяется ее фазовым составом, температурой плавления кристаллической фазы, количеством и вязкостью стеклофазы.

Температуру деформации керамики определяют при нагрузке 2кг/см² и скорости нагрева 5град/мин. Регистрируются следующие температуры: температура начала размягчения t_нр, соответствующего сжатию испытытываемого образца высотой 50мм на 0,3мм, и температуры, соответствующие 4 и 40% деформации сжатия. Считают, что предельная температура эксплуатации керамики лежит между t_нр и t_{4% деф}.

Ползучестью называется необратимая пластическая деформация материала при одновременном воздействии на него высокой температуры и механического напряжения. Установлено несколько механизмов ползучести: дислокационный, диффузионный, вязкое течение. Для керамических материалов характерен механизм ползучести, связанный с вязким течением материала по границам зерен. Различают три стадии ползучести керамики в зависимости от времени при постоянной температуре и напряжении (рис.1).

Рис.1. Кривая ползучести керамики: e₀ – деформация, соответствующая пределу текучести керамики; I – участок неустановившейся ползучести; II – участок установившейся ползучести; III – участок кратковременной ползучести; e_р – деформация керамики при разрушении

Ползучесть оценивается по скорости деформации керамики в период установившейся ползучести при температуре 1500–1800^°С и напряжении 1–10 МПа:

de/dt = Se^-Q/RTsⁿ, (7)

где S – структурный фактор, Q – энергия активации, R – газовая пос-

тоянная, Т – температура, s – напряжение, n = const (1 – 2).

Ползучесть керамики обычно определяют при изгибе и сжатии.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 182; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!