低温多少度会导致瓷器产生裂纹或碎裂？瓷器瓷碗放冰箱速冻层安全么？

陶瓷材料具有比较强度高、热膨胀系数小、热阻大、耐腐、尺寸稳定、成型容易、成本低等优点，在低温容器的绝热支撑、红外探测卫星光学镜头支架等航天部件中应用前景很广。在低温工程和超导技术中，耐低温结构陶瓷还能用于替代制冷机中膨胀机和压缩机的腔体、阀门等部件，同时也是超导电机中磁芯等关键部件的最佳选材，因此研究陶瓷低温力学行为及机理，是有理论和应用价值的。主要论点和论据： 测试了Ce-TZP、Er-PSZ以及Y-TZP系列陶瓷在室温、液氮、液氦下的断裂韧度，发现断裂韧度随温度降低而增加，但随添加剂含量增加呈非单调变化；用X射线技术揭示了在温度低于Ms点以下情况，陶瓷的应力诱导和自发相变的共同增韧机制；用SEM技术发现大多数所研究的陶瓷断裂为沿晶断裂，但16.5mol%/Ce-TZP陶瓷的断口出现网状结构；用TEM技术研究不同温下的陶瓷的马氏体，一般有板条状和透镜状形态，但发现16.5mol%/Ce-TZP陶瓷有块状、平行透镜状、碟状、交叉透镜状等四种形态。此外还发现位错运动的痕迹及反相畴结构；提出了一种统计模型，理论分析了颗粒尺寸分布对断裂韧度的影响，从而揭示了ZrO2系列陶瓷低温韧性变化的规律及其形成的机制。创见与创新： 1、揭示了在温度低于Ms点以下情况，陶瓷的应力诱导相变和自发相变的共同增韧机制；2、不同含量Ce的TZP陶瓷断口具有不同的微结构形态；3、提出了一种统计分析模型，很好地揭示了颗粒尺寸分布对断裂韧度的影响和ZrO2系列陶瓷断裂韧度随温度下降的变化规律及其形成的机制，有可能为陶瓷低温韧性设计提供理论依据。 相继有美国、法国、斯洛伐克等国外同行索取一些论文的抽印本，有些论文被美国Ames稀土情报中心或SCI收录

利用SiC和Al_2O_3纳米粉末在空气中反应烧结制备了氧化铝/0.18~8.72vol%莫来石复合陶瓷。研究了莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)的生长行为,成分组成、微观结构、应力状态以及力学性能和耐磨性能。 运用X射线衍射(XRD)的θ-2θ扫描、外标法和sin~2ψ法分别对样品进行定性、定量相分析和表面残余应力测量采用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面形貌、断口形貌和磨损面样品的微观结构利用透射电子显微镜(TEM)进行分析样品的杨氏模量通过共振法测量,样品的断裂强度通过三点弯曲试验测试,采用压痕法测量样品的硬度和断裂韧性,运用纳米硬度计测试了样品的纳米硬度和微观摩擦行为样品的耐磨性通过磨料磨损试验测试。 研究结果表明,SiC颗粒在1400℃以下被氧化成SiO_2,SiO_2在1450~1600℃与Al_2O_3反应生成莫来石。莫来石生长激活能为867~891kJ/mol,莫来石开始生长温度和生长激活能随SiC含量增加而降低。粒度较大的莫来石颗粒主要分布在基体晶界上,而粒度较小的莫来石颗粒多分布在基体晶粒内部,较大含量的莫来石能够阻碍基体晶粒的生长。氧化铝/莫来石复...

摘要5-6

Abstract6

第1章 绪论10-26

1.1 课题背景10-11

1.2 复合陶瓷概述11-14

1.2.1 结构陶瓷的研究现状11

1.2.2 复相陶瓷的原位合成法11-12

1.2.3 复合陶瓷强化、增韧机理12-14

1.2.4 颗粒弥散强化复相陶瓷14

1.3 氧化铝基复合陶瓷14-15

1.4 氧化铝/莫来石复合陶瓷15-17

1.5 氧化铝/莫来石复合陶瓷的烧结17-23

1.5.1 Al_2O_3/SiC 系统的高温亚稳性17-19

1.5.2 Al_2O_3/SiO_2 体系中莫来石的形成机理19-23

1.6 本课题选题意义、研究内容23-26

1.6.1 选题意义23

1.6.2 研究内容23-26

第2章 试验材料及方法26-36

2.1 试验设想及方案26

2.2 试验材料和样品制备26-28

2.3 X 射线衍射分析28-31

2.4 微观结构分析31-32

2.5 力学性能测试32-33

2.6 纳米压痕和划痕测试33

2.7 磨损试验33-36

第3 章 试验结果与分析36-54

3.1 氧化铝/莫来石复合陶瓷的反应烧结制备36-37

3.2 微观组织结构分析结果37-44

3.3 宏观力学性能测试结果44-46

3.4 纳米压痕和划痕试验结果46-48

3.5 断口形貌分析结果48-49

3.6 磨损试验结果49-53

3.7 本章小结53-54

第4 章 讨论54-70

4.1 反应烧结过程中莫来石的生长机理54-56

4.2 氧化铝/莫来石陶瓷残余应力对断裂方式的影响56-60

4.3 氧化铝/莫来石陶瓷中莫来石对力学性能的影响60-63

4.4 氧化铝/莫来石复合陶瓷耐磨性的影响因素63-69

4.4.1 磨损表面剥落面积63-66

4.4.2 硬度66

4.4.3 断裂方式66-68

4.4.4 莫来石含量68-69

4.5 本章小结69-70

陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。

中文名

陶瓷材料

类别

无机非金属材料

特性

高熔点、高硬度、高耐磨性

目录

1性能

2原理

3分类

▪ 普通材料

▪ 特种材料

4历史发展

1性能编辑

力学特性

陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差。

热特性

陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。

电特性

大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件。铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数，可用于制作电容器，铁电陶瓷在外电场的作用下，还能改变形状，将电能转换为机械能（具有压电材料的特性），可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等。少数陶瓷还具有半导体的特性，可作整流器。

化学特性

陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。

光学特性

陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途。

2原理编辑

热辐射

热交换的基本途径为：传导、对流和辐射。为了有效散热，人们常通过减少热流途径的热阻和加强对流系数来实现，往往忽略了热辐射。LED灯具一般采用自然对流散热，散热器将LED产生的热量快速传递到散热器表面，由于对流系数较低，热量不能及时地散发到周围的空气中，导致表面温度升高，LED的工作环境恶化。提高辐射率可以有效地将散热器表面的热量通过热辐射的形式带走，一般铝制散热器通过阳极氧化来提高表面辐射率，陶瓷材料本身可以具有高辐射率特性，不必进行复杂的后续处理。

辐射机理

陶瓷材料的辐射机理是由随机性振动的非谐振效应的二声子和多声子产生。高辐射陶瓷材料如碳化硅、金属氧化物、硼化物等均存在极强的红外激活极性振动，这些极性振动由于具有极强的非谐效应，其双频和频区的吸收系数，一般具有100~100cm-1数量级，相当于中等强度吸收区在这个区域剩余反射带的较低反射率，因此，有利于形成一个较平坦的强辐射带。

一般来说，具有高热辐射效率的辐射带，大致是从强共振波长延伸到短波整个二声子组合和频区域，包括部分多声子组合区域，这是多数高辐射陶瓷材料辐射 带的共同特点，可以说，强辐射带主要源于该波段的二声子组合辐射。除少数例外，一般辐射陶瓷的辐射带集中在大于5m的二声子、三声子区。因此，对于红外辐 射陶瓷而言，1~5m波段的辐射主要来自于自由载流子的带内跃迁或电子从杂质能级到导带的直接跃迁，大于5m波段的辐射主要归于二声子组合辐射。

刘维良、骆素铭对常温陶瓷红外辐射做了研究，测试的陶瓷样品红外辐射率约0.82~0.94，对不同表面质量的远红外陶瓷釉面也进行了测试，辐射率约0.6~0.88，并从陶瓷断口SEM照片中得出远红外陶瓷粉在釉中添加量为10wt%时的辐射性能、釉面质量、颜色和成本较佳，其辐射率达到了 0.83，其他性能均达到国家日用瓷标准要求。崔万秋、吴春芸对低温远红外陶瓷块状样品进行了测试，红外辐射率为0.78~0.94。李红涛、刘建学研究发现，常温远红外陶瓷辐射率一般可达0.85，国外Enecoat釉涂料最高辐射率可达0.93~0.94。众多研究均表明，陶瓷材料或釉面本身具有很高的红外辐射率，是其替代传统铝制散热器的一大重要参数。[1]

3分类编辑

普通材料

采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。

特种材料

采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。本节主要介绍特种陶瓷。

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