陶瓷的热稳定性测试

陶瓷的热稳定性测试

一、实验目的

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。

1. 了解测定陶瓷材料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. 掌握陶瓷材料热稳定性的测定原理及方法。

二、实验原理

陶瓷的热稳定性取决于坯釉料的化学成分、矿物组成、相组成、显微结构、制备方法、成型条件及烧成制度等应素以及外界环境。由于陶瓷内外层受热不均匀，坯釉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，甚至发生开裂现象。

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。陶坯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) 经过一定的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。

本实验采用试样出现裂纹时，平均经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性

三、实验器材

1. 陶瓷定性测定仪主要技术参数是：

(1)炉体最高温度：400℃；

(2) 均温区大小及温差：350×350×350mm，±5℃；

(3) 水槽控温范围：10～50℃；

(4)加热最大功率：6 kw ；

(5)定时器范围：0~120分钟；

(6)炉温控制及指示由XMT-102仪表完成；

(7)水温指示及控制由XMT-122仪表完成。

2. 烘箱一台；

3. 铁夹子一把；

4. 搪瓷盘一个；

5. 测试样品若干；

6. 品红、酒精溶液、墨水。

四、实验过程

1. 将10个合格的试样放入样品筐内，并置于炉膛中。

2. 连接好电源线、热电阻和接地线。

3. 连接好进水管、出水管及循环水管。

4. 给恒温水槽中注入水。

5. 打开电源开关，指示灯亮，将炉温给定值及水温给定值调至需要位置（在水温控制中，

下限控制压缩机、上限控制加热器，上限设定温度≤下限设定温度）。

6. 打开搅拌开关，指示灯亮，搅拌机工作。

7. 根据需要选择“单冷”，“单热”或“冷热”。

a：“单冷”即仪器只启动制冷设备，超过给定温度时，自动制冷至给定温度后自动停止。

b：“单热”即仪器只启动加热设备，低于给定温度时自动加热至给定温度后自动停止。c：“冷热”即当水温超过给定温度，仪器自动制冷，当水温低于给定温度，仪器自动加热，保证水温在所需温度处。

8. 接好线路并检查一遍，接通电源以２℃／分的速度升温。

9. 当温度达到测量温度时，保温15分钟（使试样内外温度一致）后，拨动手柄，使样品

筐迅速坠入冰水中，冷却5分钟。如没有冰水，试样坠入冷水中。每坠入一次试样，就要更换一次水，目的使水温保持不变。

10. 从水中取出试样，擦干净，不上釉和上白釉试样放在品红酒精溶液中，检查裂纹。上棕

色釉试样放在薄薄一层氧化铝细粉的盘内，来回滚动几次或手拿着试样在氧化铝粉上擦

几次，检查是否开裂（如开裂，表面有一条白色裂纹），并详细记录。将没有开裂的试样放入炉内，加热到下次规定的温度（每次间隔20℃），重复试验至十个试样全部开裂为止。

11. 在实验过程中，注意室内温度和水稳的变化，做好记录。

五、数据处理

1. 实验记录

将测定结果填入下表中。

热稳定性测试记录表

2. 计算

平均开裂温度计算公式 平均开裂温差度数 =

式中：C 1、C 2——试样开裂温度差（℃）；

G 1、G 2——在该温度差下试样开裂个数； Y ——每组试样个数。

六、影响因素分析

1. 试样应光滑，无缺陷、堆釉现象。

2. 炉内温度差应严格控制在±2℃。

3. 每次重复做时，应将试样表面的其它杂质清洗干净。

思考题

1. 影响测定材料热稳定性的因素及防止措施？

2. 测定各种玻璃陶瓷热稳定性的实际意义是什么？

3. 影响玻璃、陶瓷材料热稳定性的因素有那些？

4. 测定原理是什么？

参考文献

1. 孙淑珍、张宏泉，陶瓷工艺实验，武汉工业大学（自编教材），1995年。

2. 南京玻璃纤维研究设计院，玻璃测试技术，中国建筑工业出版社，1987年6月。

3. 伍宏标等，玻璃工艺实验，武汉工业大学（自编教材），1992年。

4. 武汉建材学院，玻璃工艺原理，中国建筑工业出版社，1981年。

5. 祝桂洪，陶瓷工艺实验，中国建材出版社，1997年7月（第一版），125～127页。

6. GB /T 16636-1996工程陶瓷抗热震性能试验方法。

7. GB/T 2581-93陶瓷砖耐急冷急热试验方法。

8. GB 10701-89石英玻璃热稳定性检验方法。

9. JC/T 261-93铸石制品性能试验方法耐急冷急热性能试验。