材料热稳定性的测定
材料热稳定性的测定
一、 实验目的
1、了解陶瓷测定热稳定性的实际意义。
2、了解影响热稳定性的因素及提高热稳定性的措施。
3、掌握热稳定性的测定原理及测定方法。
二、实验原理
热稳定性（抗热震性）是指陶瓷材料能承受温度剧烈变化而不破坏的性能。普通陶瓷材料由多种晶体和玻璃相组成，因此在室温下具有脆性，在外应力作用下会突然断裂。当温度急剧变化时，陶瓷材料也会出现裂纹或损坏。测定陶瓷的热稳定性可以控制产品的质量，为合理应用提供依据。
陶瓷的热稳定性取决于坯釉料配方的化学成分、矿物组成、相组成、显微结构、坯釉料制备方法、成型条件及烧成制度等工艺因素以及外界环境。由于陶瓷内外层受热不均匀，坯料与釉料的热膨胀系数差异而引起陶瓷内部产生应力，导致机械强度降低，甚至发生分裂现象。
一般陶瓷的热稳定性与抗张强度成正比，与弹性模量、热膨胀系数成反比。而导热系数、热容、密度也在不同程度上影响热稳定性。
釉的热稳定性在较大程度上取决于釉的热膨胀系数。要提高陶瓷的热稳定性首先要提高釉的热稳定性。陶瓷坯体的热稳定性则取决于玻璃相、莫来石、石英及气孔的相对含量、粒径大小及其分布状况等。
陶瓷制品的热稳定性在很大程度上取决于坯釉的适应性，所以它也是带釉陶瓷抗后期龟裂性的一种反映。
陶瓷热稳定性测定方法一般是把试样加热到一定的温度，接着放入适当温度的水中，判定方法为：
1） 根据试样出现裂纹或损坏到一定程度时，所经受的热变换次数；
2） 经过一定次数的热冷变换后机械强度降低的程度来决定热稳定性；
3） 试样出现裂纹时经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性，温差愈大，热稳定性愈好。
陶瓷热稳定性的测定方法一般是将试样（带釉的瓷片或器皿）置于电炉内逐渐升温到220℃，保温30分钟，迅速将试样投入染有红色的20℃水中10分钟，取出试样擦干，检查有无裂纹。或将试样置于电炉内逐渐升温，从150℃起，每隔20℃将试样投入20±2℃的水中急冷一次，直至试样表面发现有裂纹为止，并将此不裂的最高温度为衡量瓷器热稳定性的数据。
也有将试样放在100℃沸水中煮半小时到1小时，取出投入不断流动的20℃的水中，取出试样擦干，检查有无裂纹。如没有裂纹出现，则重复上述试验，直至出现裂纹为止。记录水煮次数，以作为衡量瓷器热稳定性的数据。热交换次数越多，说明该陶瓷样品的热稳定性越好。
本实验采用前面两种方法来测定试样的热稳定性。
三、实验仪器与材料
1、实验仪器：普通陶瓷热稳定性测定仪（由加热炉体、恒温水槽、送试样机构、控温仪表四部分组成）、万能材料试验机。
2、实验材料：市场购买的瓷砖样品、红墨水或黑墨水。
四、实验步骤
（一）方法一
1、检查被测定的样品完好无损；
2、将被测定的样品放入干燥箱中，设定干燥箱温度与室内温度相差150℃，并保温20分钟；
3、将试样取出迅速投入室温下的水中急冷，保持5分钟；
4、将水中的试样取出，并观察是否有裂纹，若无裂纹，将样品继续放入干燥箱中，然后继续重复前面操作，直到样品出现裂纹为止，记录此时样品所经受的热变换次数。
（一）方法二
1、检查被测定的样品完好无损；
2、将被测定的样品放入干燥箱中，设定干燥箱温度与室内温度相差150℃，并保温20分钟；
3、将试样取出迅速投入室温下的水中急冷，保持5分钟；
4、将水中的试样取出，取部分样品进行抗弯强度的测试，其余的样品继续重复前面操作。直至剩余样品全部出现裂纹即强度性能测试停止。
5、每次做3~5个测试，取平均值作为测试结果。
五、记录与计算
1、以表格的形式做好相关实验数据记录。
2、对实验结果绘制相应的曲线图及其进行相应的分析。
六、思考题
1、影响测定材料热稳定性的因素及防止措施？
2、影响陶瓷材料热稳定性的因素有哪些？