《无机材料物理性能》第7讲PPT推荐.ppt

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要充分条件。

起起因因：

材材料料长长期期暴暴露露在在腐腐蚀蚀性性环环境境介介质中，断裂强度降低质中，断裂强度降低。

应力腐蚀理论应力腐蚀理论KK值随亚临界裂纹增长的变化值随亚临界裂纹增长的变化裂纹亚临界生长机制应力腐蚀理论应力腐蚀理论裂纹裂纹尖端尖端吸附介质表吸附介质表面面能能下下降降新裂纹新裂纹尖尖端端动力动力阻力阻力动力动力阻力阻力腐蚀介质腐蚀介质裂纹停止生长裂纹停止生长裂纹生长裂纹生长裂裂纹纹快快速速生生长长断裂断裂裂纹亚临界生长机制应力腐蚀理论应力腐蚀理论开裂阻力开裂阻力：

Gc=dWs/dc=2开裂动力：

开裂动力：

G=2c/E开裂阻力的减小，使得动力开裂阻力的减小，使得动力大于阻力大于阻力裂纹亚临界生长机制高温下裂高温下裂纹尖端的尖端的应力腔作用力腔作用裂纹尖端附近空腔的形成裂纹尖端附近空腔的形成裂纹亚临界生长机制高温下裂高温下裂纹尖端的尖端的应力腔作用力腔作用多晶多相陶瓷在高温下长期受力作用，多晶多相陶瓷在高温下长期受力作用，晶界玻璃相的结构粘度下降，发生蠕变或晶界玻璃相的结构粘度下降，发生蠕变或粘性流动，形变发生在气孔、夹杂、晶界粘性流动，形变发生在气孔、夹杂、晶界层，甚至结构缺陷中。

使这些缺陷逐惭长层，甚至结构缺陷中。

使这些缺陷逐惭长大，形成空腔。

它们进一步沿晶界方向长大，形成空腔。

它们进一步沿晶界方向长大，联通形成次裂纹，与主裂纹汇合就形大，联通形成次裂纹，与主裂纹汇合就形成裂纹的缓慢扩展。

成裂纹的缓慢扩展。

裂纹亚临界生长机制亚临界裂界裂纹及生及生长速率与速率与应力力强强度因子的关系度因子的关系亚亚临临界界裂裂纹纹扩扩展展的的三三个个阶阶段段裂纹亚临界生长机制或表示成或表示成:

亚临界裂界裂纹及生及生长速率与速率与应力力强强度因子的关系度因子的关系大量试验表明：

大量试验表明：

裂纹缓慢扩展速度用裂纹缓慢扩展速度用波尔兹曼因子表示为：

波尔兹曼因子表示为：

1、如何用应力腐蚀理论解释裂、如何用应力腐蚀理论解释裂纹的亚临界生长？

纹的亚临界生长？

2、裂纹的快速扩展和亚临界生、裂纹的快速扩展和亚临界生长有什么区别和联系？

长有什么区别和联系？

思考题思考题根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命无机材料无机材料n很大，很大，根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命v无损探伤法无损探伤法v保证试验法保证试验法求得制品的求得制品的预计寿命寿命两种方法两种方法无损探伤法无损探伤法不同不同cc11下下ttaa关系图关系图保证试验法保证试验法瓷瓷器器的的保保证证试试验验图图保证试验法保证试验法另一种保证试验另一种保证试验显微结构对材料脆性断裂的影响显微结构对材料脆性断裂的影响1.晶粒尺寸晶粒尺寸实验证明：

断裂强度与晶粒直径的平方根成实验证明：

断裂强度与晶粒直径的平方根成反比反比起始裂纹受晶粒限制，其尺度与晶粒相当，起始裂纹受晶粒限制，其尺度与晶粒相当，则脆性断裂与晶粒粒度的关系为则脆性断裂与晶粒粒度的关系为由于晶界比晶粒内部弱，所以多晶材料破坏由于晶界比晶粒内部弱，所以多晶材料破坏多是沿晶界断裂多是沿晶界断裂。

显微结构对材料脆性断裂的影响显微结构对材料脆性断裂的影响断裂强度与粒径的关系断裂强度与粒径的关系显微结构对材料脆性断裂的影响显微结构对材料脆性断裂的影响2.气孔的影响气孔的影响气气孔孔的的存存在在降降低低了了无无机机材材料料的的实实际际承承载载面面积积，并并引引发发应应力力集集中中，从从而而导导致致强强度度显显著著下下降降。

实实验验发发现现多多孔孔材材料料的的强强度度随随气气孔孔率率的的增增加加呈呈近近似似指指数数规律下降。

规律下降。

断裂强度与气孔率的关系可表示为断裂强度与气孔率的关系可表示为为没有气孔时的强度。

为没有气孔时的强度。

透明氧化铝陶瓷断裂强度与气孔率有关系透明氧化铝陶瓷断裂强度与气孔率有关系显微结构对材料脆性断裂的影响显微结构对材料脆性断裂的影响温度对材料脆性断裂的影响温度对材料脆性断裂的影响断裂应力与温度的关系断裂应力与温度的关系无机材料强度的统计特性无机材料强度的统计特性无机材料强度波动原因的分析无机材料强度波动原因的分析材材料料的的临临界界应应力力只只决决定定于于材材料料中中的的最最大大裂纹长度裂纹长度裂裂纹纹的的长长度度c在在材材料料内内的的分分布布是是随随机机的的体体积积越越大大，存存在在最最大大裂裂纹纹长长度度的的概概率率也也越越大大。

而而材材料料中中，只只要要有有一一条条最最大大长度的初始裂纹，材料就要失效长度的初始裂纹，材料就要失效提高强度改进韧性的途径提高强度改进韧性的途径影响材料强度的因素影响材料强度的因素提提高高材材料料的的强强度度是是指指提提高高其其抗抗弹弹性性、塑塑性性及及断断裂裂形形变变的的能能力力，这这几几项项主主要要决决定定的的指指标标是是E或或G、及及裂纹长度。

裂纹长度。

弹弹性性模模量量表表示示原原子子间间的的结结合合力力，它它是是一一种种结结构构不不敏敏感感性性能能常常数数，则则与与微微观观结结构构有有关关（但但单单相相材材料料的的微微观结构对其影响不大观结构对其影响不大）。

关键的因素是裂纹长度。

提高强度改进韧性的途径提高强度改进韧性的途径l微晶，高密度与高纯度微晶，高密度与高纯度l提高抗裂能力与预加应力提高抗裂能力与预加应力l化学强化化学强化l相变增韧相变增韧l弥散增韧弥散增韧l复合增韧复合增韧思考题思考题1、如何用应力腐蚀理论解释裂、如何用应力腐蚀理论解释裂纹的亚临界生长？

3、为什么细晶材料强度高？

为什么细晶材料强度高？

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