陶瓷材料具有超塑性的原理

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划陶瓷材料具有超塑性的原理　　陶瓷材料的超塑性　　刘文娣　　齐鲁工业大学材料科学与工程学院材工10-2班山东济南　　摘要：虽然陶瓷材料在本质上是一种脆性材料；然而研究已表明细晶陶瓷材料具有超塑性，在高温下能产生很大的拉伸形变。陶瓷材料的超塑性可以定义为在拉伸载荷下显示异常高的延伸率，断裂前无颈缩发生。通过对超塑性晶界滑移微观机理的解释，了解超塑性产生的原因，进而分析一下陶瓷材料的形变特征参数，最后简单介绍纳米陶瓷材料，及陶瓷

2、材料超塑性的发展前景。　　关键词：陶瓷材料；超塑性；晶界滑移；相变超塑性；陶瓷应用　　引言：陶瓷材料由于具有优良的性能,如高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨、比重小等,因而得到越来越广泛的应用,尤其适合用于在高温、摩擦和腐蚀介质的场合取代金属部件。　　陶瓷很容易获得细晶结构，而且结构比较稳定，即使在较高的温度时晶粒长大也不是很明显，这显示了陶瓷具有超塑性变形的潜力，但陶瓷材料在常温下几乎不产生塑性变形，实现超塑性形变要比金属材料困难得多。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确

3、保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　陶瓷材料的超塑性可以定义为在拉伸载荷下显示异常高的延伸率，断裂前无颈缩发生。陶瓷的超塑性要求1.试验温度应达到材料熔化温度的一半以上；2晶粒尺寸要很小，通常应小于,并在变形过程中保持恒定应变速率较低。　　相变超塑性：并不要求具有超细晶粒组织，而是在一定的温度和应力条件下，经过多次循环相变或同素异构转变而获得大延伸率。　　陶瓷材料超塑性变形的结构特征　　晶界滑动是人们普遍接受的变形机制，从晶界的组

4、织结构出发，可以将晶界滑动分为三种类型：第一，界面结构使晶界上的原子比在晶格内的扩散快得多，这种类型的界面一般来说是大角度晶界；第二种类型，晶界间存在少量液相，如果晶相在液相中有一点溶解度，就可以增强晶间的扩散作用；第三种类型，主要　　是小角度晶界，推测是晶间位错而产生的超塑性，它具有最大的变形速率，在工艺技术上最有意义。　　对于受扩散控制的形变过程，高温超塑性形变的特征方程可表达为：　　bp?????AGb()??DkTd?G?.n目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并

5、确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　式中：?为应变速率;A为常数;G为剪切模量;b为伯氏矢量;k为玻尔兹曼常数;T为绝对温度;d为晶粒大小;p为晶粒尺寸指数;?为应力;n为应力指数;D为扩散系数。D?D0exp(?Q/RT)，其中D0.为频率因子;Q为激活能;R为气体常数;n，p和Q是描写形变过程的特征参数。　　在温度和晶粒尺寸不变的条件下，方程还可进一步简化为:　　??A?或??B?　　式中B为常数，m=l/n，称为应变速率敏

6、感性因子。通常当m>(或n?3)时，由于流动局部化和颈缩受到有效的抑制，材料才能产生明显的超塑性.。　　晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，叫做滑移。滑移是在剪应力作用下在一定滑移系统上进行的。晶体形变后，表面出现一些条纹，在显微镜下可以看到这些条纹组成一些滑移带，　　.　　至于多晶陶瓷，其晶粒在空间随机分布，不同方向的晶粒，其滑移面上的剪应力差别很大。即使个别晶粒已达临界剪应力而发生滑移，也会受到周围晶粒的制约，使滑移受到阻碍而终止。所以多晶材料更不容易产生滑移。　　滑移时存在一位错宽度　　滑移机制目的-通过该培训员

7、工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　晶体中已滑移的部分和未滑移部分的分界线是以位错作为表征的。但这种分界并不是有一个鲜明的界线，实际上是一过渡区域，这个过渡区域称为位错的宽度，如图所示。位错之所以有一定宽度，是两种能量平衡的结果。从界面能来看，位错宽度越窄界面能越小，但弹性畸变能很高。反之，位错宽度增加，将集中的弹性畸变能分摊到较宽区域内的各个原子

8、面上，使每个原子列偏离其平衡位置较小，这样，单位体积内的弹性畸变能减小了。位错宽度是影响位错是否容易运动的重要参数。位错宽度越大，位错就越易运动。　　陶瓷材料的形变特征参数　　应力指数n，含有玻璃相时一般为2以下.粗晶粒的n=1，属于