陶瓷材料抗热震性测量

发布时间：

2022-07-14 16:21

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陶瓷材料的抗热震性，又称抗热冲击性，俗称热稳定性。指陶瓷材料抵抗温度激烈变化不至损坏或破坏的性能。材料及其制品承受温度激烈变化而引起内部温度梯度时，在材料内部会因收缩或膨胀受阻产生热应力，当热应力超过材料强度极限时，产生开裂、破坏和机械强度降低等现象。抗热震性与材料的机械强度、弹性模量、热膨胀系数、热导率、比热容、体积密度、结构均匀性及表面传热系数有关。

抗热震性检测的目的在于评定陶瓷材料在水中急冷条件下的特性。在这种测试条件下获得的评定结果与在其他条件下得到的结果不同，也与具有不同截面试样的评定结果不同。为了得到使用条件下部件的抗热震特性，在热震检测中应模拟使用条件，这类检测超出了本部分的范围。

原理

将预先加热的试样放入水浴中快速冷却后，检查损伤。下面给出两种检查损伤的方法：

A：在急冷后，测量试条的弯曲强度，并与未经热震的试样相比，若经急冷后试条强度下降，表明发生了热震开裂。

B：在常压下进行染料渗透性检测，急冷后若出现明显裂纹，表明发生了热震开裂。这种方法只能用于开口孔隙率低于1%的材料。

试验设备

试验需要以下设备：

a)能保证在100 mm× 100 mm×100 mm 空间内温度均匀的烘箱，并能控制温度波动在±2℃内;上限温度至少达到1000 ℃，以满足本标准所有材料的要求。

b)能保证在试样浸入后水温升高不会超过1K的水浴，水浴中的水温应在10 ℃~20 ℃之间。

c)方法A中，需要准备强度测定设备。

试样

方法A和方法B的试样都是圆棒，直径10 mm，长 120 mm。本实验所要求的最少试样数量为30，随机分成五组。

注：对直径为10 mm的试样，其热震特性受试样直径精确度影响不大。试样直径越小，使试样开裂的热震次数越多。其他形状的试样，尤其是有尖锐边角的试样，经受较少次数冷热循环就可能开裂。只要各方协商一致，也可以采用其他形状和尺寸的试样，但不符合本部分描述的程序，不作为本标准提出的试验方法。

试验方法

方法A

将至少五个试样放入烘箱，加热到某一温度并保温 30 min ：

对所有陶瓷材料加热到高于水浴水温100 K，当预计被测瓷材料抗热震性较好时，可以选用初始温度差高于100 K。

注：GB/T 8411.3-2008中列出的所有类别材料的抗热震指标可以作为选用起始温差的指南。

将热试样从烘箱中取出，迅速完全浸入水浴中，浸泡5 min，取出后在120 ℃±5 ℃的烘箱中干燥至少2 h，测量试样的弯曲强度。

同样测试未经冷热处理的第二组五根试样的弯曲强度。如果热震后试样的平均强度值低于未经处理试样的三分之二，则再取第三组五根试样重复上述测试过程，但加热温度降低50 ℃。

如果热震后的试样强度与未经冷热处理的相近，则将另一组五根试样加热温度升高50 ℃，重复上述测试过程。

如果以相差50℃温度间隔进行热震后的试样强度变化值大于原始强度的三分之一时，应再取试样进一步测试中间温度差时的强度变化，以确定更接近强度突变点的温差。

试样加热温度和水浴温度之差是本项试验所测的抗热震性。某些材料，特别是粗晶或高气孔率材料，在临界温差时，强度可能没有突变，大多数随初始温度升高，强度缓慢下降。在这种情况下，选择试样热震后的强度与原始强度相比下降三分之一时的温差作为试样的抗热震性温差。

方法B

这种方法只能用于开口孔隙率低于1%的材料，不适合于多孔或粗晶材料。

用与方法A相同的步骤和相同的试样数量，不测定强度，而是用将热震后干燥的试样在适当的染料溶液中浸泡染色、清洗、干燥后，检查裂纹的方法代替。有色染料溶液适合于浅色试样，对黑色试样应用合适的专用紫外荧光染料。若产生裂纹，表明热震试样失效，用方法A中的步骤重复试验，以选择试样初始加热温度。

临界抗热震性定义为在一组五根试样中的任意两根试样上检测出开裂时的温度差。

注：对大多数低孔隙的材料，通过这种方法测定的温差与强度显著下降的温差几乎相同。

陶瓷材料抗热震性