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熱穩(wěn)定性,是指材料承受溫度的急劇變化而不致破壞的能力,又稱為抗熱震性。一般無(wú)機(jī)材料的熱穩(wěn)定性與抗張強(qiáng)度成正比,與彈性模量、熱膨脹系數(shù)成反比。而導(dǎo)熱系數(shù)、熱容、密度也在不同程度上影響熱穩(wěn)定性。建筑學(xué)上的熱穩(wěn)定性,是指在周期性熱作用下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)或房間抵抗溫度波動(dòng)的能力。
一般無(wú)機(jī)材料的熱穩(wěn)定性較差,其熱沖擊損壞有兩種類(lèi)型:一種是材料發(fā)生損失斷裂,抵抗這類(lèi)破壞的性能稱為抗熱沖擊斷裂性;另一種是材料在熱沖擊循環(huán)作用下,材料表面開(kāi)裂、剝落,并不斷發(fā)展,然后碎裂或質(zhì)變,抵抗這類(lèi)破壞的性能稱為抗熱沖擊損傷性。對(duì)于脆性或低延性材料,抗熱沖擊斷裂性尤為重要。對(duì)于高延性材料,熱疲勞是主要的問(wèn)題,雖然溫度的變化不如熱沖擊劇烈,但其熱應(yīng)力水平也可能接近于材料的屈服強(qiáng)度,且這種溫度變化反復(fù)發(fā)生導(dǎo)致疲勞破壞。
對(duì)于密實(shí)性陶瓷、玻璃等脆性材料,提高熱穩(wěn)定性的關(guān)鍵是提高抗熱沖擊斷裂性能,措施如下:
1、提高材料的強(qiáng)度,減小彈性模量:這意味著提高材料的柔韌性,能吸收較多的彈性應(yīng)變能而不致開(kāi)裂,因而提高了熱穩(wěn)定性。
2、提高材料的熱導(dǎo)率:熱導(dǎo)率越高,傳熱越快,能使材料內(nèi)外溫差得到有效緩解、平衡,降低了短時(shí)間熱應(yīng)力的聚集,對(duì)熱穩(wěn)定性有利。
3、減小材料的熱膨脹系數(shù):熱膨脹系數(shù)小的材料,在同樣的溫差下,產(chǎn)生的熱應(yīng)力小,熱穩(wěn)定性高。
4、減小表面熱傳遞系數(shù):系數(shù)越小,材料能承受的溫度變化越大,熱穩(wěn)定性越高。
5、減小產(chǎn)品的有效厚度:薄的材料傳熱途徑短,易使溫度快速均勻。
對(duì)于多孔、粗粒、干壓和部分燒結(jié)的制品,提高熱穩(wěn)定性的關(guān)鍵是提高抗熱沖擊損傷性能,措施如下:
1、降低材料的強(qiáng)度,提高彈性模量,使材料在漲縮時(shí)所儲(chǔ)存的用以開(kāi)裂的彈性應(yīng)變能小。
2、選擇斷裂表面能大的材料,一旦開(kāi)裂會(huì)吸收較多的能量使裂紋很快止裂。
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