陶瓷如此脆弱的原因是什么?
陶瓷给人的印象总是十分脆弱的:一只瓷碗,掉在地上,就会“粉身碎骨”。
近年来,科学家们在对陶瓷进行悉心研究后发现,它之所以如此脆弱,主要依赖于两个原因:
第一,由于陶器的烧成温度比较低,通常为800℃~1000℃,因此气孔率比较高。在陶器碎片的断面上,不难看到许多小孔洞,且组成陶器的颗粒也比较粗大。陶瓷的烧成温度虽然要比陶器高得多(通常为1200℃~1400℃),组成的结构也要比陶器细密,用肉眼可能看不出有什么细微的缺陷,但是,如果你通过显微镜进行观察,在瓷器碎片的断面上,就可以看到有许许多多细微的伤痕、裂纹、气孔和夹杂物。要是你把瓷器碎片放在倍数更大的电子显微镜下,那么,你将会发现陶瓷在晶体结构方面的缺陷,例如空位、位错等。而所有这些细微的裂纹、气孔、夹杂物、晶体缺陷和表面伤痕,都可能成为陶瓷“碎骨”的发源地。
第二,由于陶瓷属于脆性材料,一旦出现裂纹,它不像金属那样具有塑性变形的能力。在热冲击的条件下,由于陶瓷的导热性较差,热膨胀系数大,热应力由此增加,因此,裂纹的扩展速度更会进一步加剧。在日常生活中,如果我们用沙锅炖(煮)食物,只能用文火慢慢加温,要是一开始就用猛火急烧,就会出现沙锅炸裂事故。即使是烧好后,也不能急于用冷水去冷却。
首先,你要了解材料断裂的过程:弹性形变——塑性形变——断裂。因为陶瓷材料属于多晶相,不同晶粒的滑移系统的方向不同 ,位错运动会积塞,不易发生滑移,故很难产生塑性形变。且陶瓷材料中都或多或少存在一些裂纹,裂纹扩展会消除一定的应力集中。当外部的机械力足够大的时候 ,就直接断裂了,即表现为脆性。(可能解释的不太清楚……)
磨削加工,是用高硬度的磨粒、磨具来去除工件上多余材料的方法。在磨削过程中,大体可分为三个阶段:弹性变形阶段(磨粒开始与工件接触)、刻划阶段(磨粒逐渐切人工件,在工件表面形 成刻痕)、切削阶段(法向切削力增加到一定程度,切削物流出)。 在磨削陶瓷和硬金属等硬脆材料时,磨削过程及结果与材料剥离 机理紧密相关。材料去除剥离机理是由材料特性、磨料几何形状、 磨料切入运动以及作用在工件和磨粒上的机械及热载荷等因素的交互作用决定的。 陶瓷属于硬质材料,其磨削机理与金属材料有很大的差别。