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基础知识 | 2019.10.31
热稳定性

热稳定性,是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力,又称为抗热震性。一般无机材料的热稳定性与抗张强度成正比,与弹性模量、热膨胀系数成反比。而导热系数、热容、密度也在不同程度上影响热稳定性。建筑学上的热稳定性,是指在周期性热作用下,围护结构或房间抵抗温度波动的能力。

一般无机材料的热稳定性较差,其热冲击损坏有两种类型:一种是材料发生损失断裂,抵抗这类破坏的性能称为抗热冲击断裂性;另一种是材料在热冲击循环作用下,材料表面开裂、剥落,并不断发展,最终碎裂或质变,抵抗这类破坏的性能称为抗热冲击损伤性。对于脆性或低延性材料,抗热冲击断裂性尤为重要。对于高延性材料,热疲劳是主要的问题,虽然温度的变化不如热冲击剧烈,但其热应力水平也可能接近于材料的屈服强度,且这种温度变化反复发生最终导致疲劳破坏。

对于密实性陶瓷、玻璃等脆性材料,提高热稳定性的关键是提高抗热冲击断裂性能,措施如下:

1、提高材料的强度,减小弹性模量:这意味着提高材料的柔韧性,能吸收较多的弹性应变能而不致开裂,因而提高了热稳定性。

2、提高材料的热导率:热导率越高,传热越快,能使材料内外温差得到有效缓解、平衡,降低了短时间热应力的聚集,对热稳定性有利。

3、减小材料的热膨胀系数:热膨胀系数小的材料,在同样的温差下,产生的热应力小,热稳定性高。

4、减小表面热传递系数:系数越小,材料能承受的温度变化越大,热稳定性越高。

5、减小产品的有效厚度:薄的材料传热途径短,易使温度快速均匀。

对于多孔、粗粒、干压和部分烧结的制品,提高热稳定性的关键是提高抗热冲击损伤性能,措施如下:

1、降低材料的强度,提高弹性模量,使材料在涨缩时所储存的用以开裂的弹性应变能小。

2、选择断裂表面能大的材料,一旦开裂会吸收较多的能量使裂纹很快止裂。