氧化鋯陶瓷為什么能夠承受很高的溫度？

據(jù)我們所知氧化鋯材料與氧化鋁材料都可以承受極高的溫度，分別是1350攝氏度和1750攝氏度。那么它們能夠承受如此高溫的原理是什么呢？究竟它們有什么神奇之處呢？

陶瓷隔熱板加工

工業(yè)陶瓷材料其性能比一般的要好，其中的抗熱震性能就起著決定性的作用。主要是因?yàn)樵诠ぷ鬟^(guò)程中快速的加熱和冷卻會(huì)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力對(duì)于器件來(lái)說(shuō)破壞很大，所以抗熱震性非常重要。

氧化鋯陶瓷材料中熱應(yīng)力大小取決于材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，并且受到結(jié)構(gòu)件的幾何形狀和環(huán)境介質(zhì)的影響。作為陶瓷材料抵抗溫度變化能力大小的抗熱震性，是陶瓷材料力學(xué)性能和熱學(xué)性能的綜合表現(xiàn)。

氧化鋯陶瓷材料的熱振破壞分為熱沖擊作用下的瞬時(shí)斷裂和熱沖擊循環(huán)作用下的開(kāi)裂，剝落，以及整體損壞的熱層損壞兩大類。一種是基于熱彈性理論，它是指材料固有強(qiáng)度不足以抵抗熱震溫差引起的熱應(yīng)力時(shí)就導(dǎo)致材料熱震斷裂。

99氧化鋁陶瓷坩堝

根據(jù)這一理論，陶瓷材料如果同時(shí)具有高的強(qiáng)度，熱導(dǎo)率和低的熱膨脹系數(shù)、楊氏彈性模量、泊松比、熱輻射系數(shù)和黏度，才具有高的抗熱震斷的能力。另外，適當(dāng)降低材料的密度和熱容也有利于改善陶瓷材料的抗熱震性。

另一種是基于斷裂力學(xué)的概念。材料中的熱彈性應(yīng)變能足以支付裂紋成核和擴(kuò)展而新生表面所需的能量時(shí)，裂紋就形成和擴(kuò)散，從而導(dǎo)致材料熱震損傷。根據(jù)這一理論，抗熱震損傷性能好的材料應(yīng)該具有盡可能高的彈性模量和盡可能低的強(qiáng)度。

如何來(lái)保證這種性能？經(jīng)常用的就是淬滅技術(shù)了。就是一種將樣品在爐中加熱，然后在空氣中，水中或油中淬火冷卻，通過(guò)測(cè)量殘余力學(xué)性能知道其熱震穩(wěn)定性的方法。雖然用的比較多，但實(shí)際的測(cè)試結(jié)果并不是很理想。

另外一種是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值模擬相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。主要是采用等離子體束快速加熱氧化鋁陶瓷圓盤的中心，這樣就可以形成溫度和熱應(yīng)力梯度，從而引起實(shí)驗(yàn)樣本的損壞。進(jìn)行對(duì)比，就可以得到一種模型，用這種模擬方法得出的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是非常一致的，用起來(lái)非常適合。