致密精细陶瓷(Al₂O₃、Si₃N₄、SiC、ZrO₂、AlN 等结构陶瓷)的抗热震性能(Thermal ShockResistance / ΔT_c 临界温差法或残余强度保留率法)检测,国内现行标准为:
GB/T 30873-2014《精细陶瓷 抗热震性测定方法》(现行,等同采用 ISO21713:2007)——Zui常用,分水淬法(骤冷)和空气淬法(骤热或骤冷),可用临界温差 ΔT_c 或强度保留率评价
GB/T 16536-2019《工程陶瓷 抗热震性测定方法》(部分行业/耐火材料也引用,侧重残余强度比)
国外等效:ISO 21713:2007 Ceramic materials — Determination of thermalshock resistance、ASTM C1525-18(水淬法测临界温差)
区别于耐火材料抗热震(GB/T 30873 旧版曾合并,现精细陶瓷专用 GB/T 30873-2014);多孔耐火/碳化硅砖常用GB/T 30873 早期版本或 GB/T 16536 思路,但试样尺寸不同。
模式
适用场景
简要过程
水淬法(Water Quench)——Zui常用 | 中低导热/中高膨胀陶瓷(Al₂O₃、ZrO₂、莫来石瓷等),可获得明确临界温差 ΔT_c | 试样加热至 T 后迅速浸入(20±5)℃ 水中(水/试样体积比≥10:1)→取出干燥→检查开裂或测弯曲强度→逐步增大 ΔT找临界不开裂Zui大温差 ΔT_c(或测各 ΔT 下残余强度保留率) |
空气淬法(Air Quench / Air Blast) | 高导热陶瓷(SiC、Si₃N₄、AlN)水淬温差过大不易裂,用高温空气→室温空气急冷模拟 | 试样加热至 T 后移至室温空气/冷空气射流中急冷→同上评开裂或残余强度 |
项目
要求/说明
试样尺寸 | 三点弯曲条:(3~4)mm×(4~6)mm×(36~50)mm(跨距≥厚度的4倍);也可用工字型或圆片(需在报告中注明) |
试样制备 | 烧结态精磨,表面 Ra≤0.8μm,无可见微裂纹;每组 ≥5 个平行样/每个 ΔT 水平(临界温差法需多组梯度) |
加热与保温 | 马弗炉升至目标温度 T_h(精度 ±10℃),保温 20 min(确保均温);随即迅速(≤5s)移入(20±5)℃水槽(水深≥试样尺寸3倍,水体积/试样≥10:1) |
判据选择 | |
● 临界温差法 ΔT_c:逐步增大 ΔT(如 ΔT=200/250/300/350/400℃…),找出 不发生可视裂纹的Zui大ΔT 定为 ΔT_c(通常肉眼+低倍镜检,无裂纹通过) | |
● 强度保留率法:选定若干 ΔT 水平热震后,按 GB/T 6569 测残余抗弯强度 σ_ΔT,计算 R_σ = σ_ΔT /σ_₀ ×(σ_₀ 为未热震对比组),以 R_σ≥50% 或 75% 对应 ΔT 作评价 | |
结果表达 | 报告 ΔT_c(℃)或 ΔT-R_σ 曲线;注明水/空气淬、水温、保温时间、试样取向 |
材料
水淬临界温差 ΔT_c(不开裂)
备注
95% Al₂O₃ 瓷 | 200~280℃ | 厚3~4mm小样常 220~260℃ |
99% Al₂O₃ | 180~240℃ | 晶粒大时略降 |
3Y-ZrO₂ (TZP) | 120~200℃ | 低膨胀相变增韧改善但不及Al₂O₃ |
常压 SiC / Si₃N₄ | >400~600℃(水淬不易裂,宜用空气淬或强度保留率) | 高导热低热膨,热应力小 |
AlN 基板 | >400℃(水淬难裂) | 高导热 |
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