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什么影响技术陶瓷的抗热震性?
2023-01-04


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技术陶瓷具有高机械强度、硬度、耐磨性、耐热性和低密度。在导电性方面,它是一种优良的电绝缘和热绝缘材料。
经过快速加热导致陶瓷膨胀的热冲击后,陶瓷可以承受突然的温度变化而不会开裂、破裂或失去其机械强度。

热冲击,也称为“热坍塌”,是任何固体物质因温度突然变化而发生的分解。温度变化可能是负的或正的,但在任何一种情况下都必须是显着的。
材料的外部(外壳)和内部(核心)之间会形成机械应力,因为外部比内部加热或冷却得更快。
当温差超过某个阈值时,材料将受到无法修复的损坏。以下因素对该临界温度值有影响:

  • 线性热膨胀系数

  • 导热系数

  • 泊松比

  • 弹性模量

 

更改其中一项或多项通常可以提高性能,但与所有陶瓷应用一样,热冲击只是方程式的一部分,必须在所有性能要求的背景下考虑任何更改。


在设计任何陶瓷产品时,考虑整体要求并经常找到最佳可行折衷方案是至关重要的。


热冲击通常是高温应用中出现故障的主要原因。它由三个部分组成:热膨胀、导热性和强度。快速的温度变化,无论是上下变化,都会导致部件内部出现温差,类似于冰块在热玻璃上摩擦造成的裂纹。由于膨胀和收缩的变化,运动会导致开裂和失效。

热冲击问题没有简单的解决方案,但以下建议可能有用:

  • 选择具有某些固有热冲击特性但满足应用要求的材料等级。碳化硅是杰出的。氧化铝基产品不太受欢迎,但可以通过适当的设计加以改进。多孔制品一般比不透水制品好,因为它们能承受更大的温度变化。

  • 薄壁产品优于厚壁产品。此外,避免在整个零件中出现较大的厚度过渡。分段零件可能更可取,因为它们质量更轻,而且采用预裂纹设计可减少应力。

  • 避免使用尖角,因为这些是形成裂缝的主要位置。避免对陶瓷施加张力。零件可以设计成预应力以帮助缓解这个问题。检查应用程序,看看是否可以提供更平缓的温度变化,例如通过预热陶瓷或减慢温度变化的速度。



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