材料的热稳定性

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1、2.5材料的热稳定性(ThermalStability)2.5.1热稳定性的定义热稳定性（抗热震性）：材料承受温度的急剧变化（热冲击）而不致破坏的能力。热冲击损坏的类型：抗热冲击断裂性------材料发生瞬时断裂；抗热冲击损伤性------在热冲击循环作用下，材料的表面开裂、剥落、并不断发展，最终碎裂或变质。ThermalShockStressleadingtothefractureofbrittlematerialscanbeintroducedthermallyaswellasmechanically.Whenapieceofmaterial

2、iscooledquickly,atemperaturegradientisproduced.Thisgradientcanleadtodifferentamountscontractionindifferentareas.Ifresidualtensilestressbecomeshighenough,flawsmaypropagateandcausefailure.Similartobehaviorcanoccurifamaterialisheatrapidly.Thisfailureofamaterialcausedbystressesin

3、troducedibysuddenchangesintemperatureisknownasthermalshock.热稳定性的表示方法（1）一定规格的试样，加热到一定温度，然后立即置于室温的流动水中急冷，并逐次提高温度和重复急冷，直至观察到试样发生龟裂，则以产生龟裂的前一次加热温度0C表示。（日用瓷）（2）试样的一端加热到某一温度，并保温一定时间，然后置于一定温度的流动水中或在空气中一定时间，重复这样的操作，直至试样失重20%为止，以其操作次数n表示。耐火材料：1123K；40min；283－293K；3(5－!0)min材料在未改变外力作用状

4、态时，仅因热冲击而在材料内部产生的内应力成为热应力。Stressesintroducedintoamaterialduetodifferencesintheamountofexpansionorcontractionthatoccurbecauseofatemperature.（3）试样加热到一定温度后，在水中急冷，然后测其抗折强度的损失率，作为热稳定性的指标。（高温结构材料）。热应力(ThermalStress)热应力产生原因(1)构件的热膨胀或收缩受到约束时造成热应力；(2)相连接的构件存在温度差，构件间相互约束造成热应力；(3)构件本身存在

5、温度梯度，其间各部分相互约束造成热应力；(4)不问构料的组合和约束造成热应力ThermalStress&StrainThermalstressandstrainarecausedbytemperaturechange.Materialsexpandattemperatureincreaseandcontractattemperaturedecrease.Restrictingthermalstraincausethermalstress.ThermalStrainBarofinitiallengthLThermalstrainΔLduetohea

6、t,computedas:ΔL=αΔtLwhereα=CoefficientofthermalexpansionΔt=temperatureincrease/decreaseL=initiallengthThermalStressBarofinitiallengthLElongationΔLduetoheatHotbarreducedtoinitiallengthbyloadPThermalstressinrestrainedbarΔL=αΔtLε=αΔtE=f/εf=αΔtEwheref=thermalstressα=Coefficientof

7、thermalexpansionΔt=temperaturechangeE=elasticmodulus对于脆性材料，从弹性力学出发，采用应力-强度作为判据，可以分析材料热冲击断裂的热破坏现象。2.5.2材料的热应力断裂可见，越大，则材料能承受的温度变化越大，热稳定性也就就越好。解得则材料开裂破坏时的温度差为第一热应力断裂抵抗因子R(ThermalShockParameter)whereαisthelinearcoefficientofthermalexpansion;μisthePoisson’ratio;Eisthemodulusofelas

8、ticity;σfisthefracturestress.Ahighervalueofthermalshockparametermean