无机材料力学性能
无机复合材料
无机复合材料
无机复合材料是由两种或两种以上的无机物质组成的材料，具有多种优良性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
无机复合材料的研究和应用，对推动工业技术进步和提高产品质量具有重要意义。
首先，无机复合材料具有优异的力学性能。
由于无机复合材料通常由高强度的
无机物质组成，因此其具有较高的抗拉、抗压和抗弯强度，能够承受较大的力学载荷。
这使得无机复合材料在航空航天领域得到广泛应用，用于制造飞机、火箭等载具结构件，提高了载具的安全性和可靠性。
其次，无机复合材料具有优良的耐腐蚀性能。
无机复合材料中的无机物质通常
具有良好的化学稳定性，能够抵抗酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀，因此在化工设备、海洋工程等领域得到广泛应用。
这些领域的设备和结构往往需要长期暴露在恶劣的环境中，对材料的耐腐蚀性能提出了较高的要求，而无机复合材料正是能够满足这一要求的材料之一。
此外，无机复合材料还具有优秀的绝缘性能。
由于无机复合材料中的无机物质
通常具有较高的电阻率和介电常数，因此能够有效地隔离电场和电流，具有良好的绝缘性能。
这使得无机复合材料在电气设备、通讯设备等领域得到广泛应用，提高了设备的安全性和稳定性。
总的来说，无机复合材料具有多种优良性能，被广泛应用于各个领域，对推动
工业技术进步和提高产品质量起到了重要作用。
随着科学技术的不断进步和发展，相信无机复合材料在未来会有更加广阔的应用前景，为人类社会的发展做出更大的贡献。
无机复合材料
无机复合材料无机复合材料是指由两种或两种以上的无机物质组成的复合材料。
它们通常由一个无机基体和一个或多个填充物组成。
无机复合材料的主要特点是具有良好的力学性能、化学稳定性和耐高温性。
下面将详细介绍几种常见的无机复合材料。
一种常见的无机复合材料是陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料通常由陶瓷基体和金属或陶瓷填充物组成。
它们具有良好的力学性能和耐高温性，可以应用于高温热交换器、燃气轮机等领域。
另一种常见的无机复合材料是金属基复合材料。
金属基复合材料通常由金属基体和陶瓷或金属填充物组成。
它们具有良好的力学性能和导热性能，可以应用于航空航天、汽车等领域。
此外，碳纤维增强陶瓷基复合材料也是一种常见的无机复合材料。
碳纤维增强陶瓷基复合材料具有良好的力学性能和耐高温性，可以应用于航空航天、电子器件等领域。
无机复合材料具有许多优点。
首先，它们比传统材料更轻，可以降低结构的重量。
其次，无机复合材料具有较好的化学稳定性，能够在恶劣环境下长时间稳定运行。
此外，无机复合材料还具有良好的导热和电绝缘性能，可以应用于高性能电子器件中。
然而，无机复合材料也存在一些挑战和问题。
首先，无机复合材料的制造过程复杂，成本较高。
其次，无机复合材料在制造过程中容易出现缺陷，影响其力学性能。
此外，无机复合材料的界面结合性能较差，容易发生界面剥离和裂纹扩展。
总结起来，无机复合材料是一类具有良好力学性能、化学稳定性和耐高温性的材料。
它们有着广泛的应用前景，尤其在航空航天、汽车和电子器件等领域。
然而，无机复合材料的制造过程和界面结合性能仍然需要进一步研究和改进。
第三章 无机非金属材料的性能.ppt
• （b）材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表 面裂纹。
• （c）由热应力形成裂纹。
图2 由于热应力形成的裂纹
（2） 裂纹的扩散
• 前提：材料中存在裂纹，由于位错的迁移和 受阻而产生新裂纹并扩散裂纹。
可延展性材料：位错迁移不受阻碍，许多能量消耗于塑性 流动，不能形成裂纹。
310 烧结稳定化ZrO2 150 P=5 %
83
石英玻璃
72
290 莫来石瓷
69
9
滑石瓷
69
210 镁质耐火砖
170
407
2. 影响弹性模量的因素
• （1）晶体结构
• （2）孔结构 E随着孔体积的提高而降低 长形孔比球形孔对E的值影响大
• （3）温度 大部分固体，受热后渐渐开始变软，弹性常 数随温度升高而降低。
• ——出现完全分离断裂。
三、塑性
• 1.定义
塑性变形 ——指在材料受力时，当应力超过屈 服点后，能产生显著的残余变形而不即行断裂 的性质，残余变形即称为塑性变形。 延展性——材料经塑性变形后而不被破坏的能力。
• 2.影响因素
（1）温度 （2）载荷和位错速度
图3 MgO和KBr弯曲试验的应力-应变曲线
在适当条件下，无机材料中也可能会存在塑性变形。
四、韧性
• 1. 定义
• ——指材料抵抗裂纹产生和扩展的能力。 • ——是材料断裂过程中单位体积材料吸收能量
的量度。 • ——可由拉伸应力-应变曲线下的面积大小衡
量。
• 2. 衡量指标
• 冲击韧性 • 断裂韧性
Titanic沉没原因
Titanic ——含硫高的钢板， 韧性很差，特别是在低温 呈脆性。所以，冲击试样 是典型的脆性断口。近代 船用钢板的冲击试样则具 有相当好的韧性。
《无机材料物理性能》课后习题答案解析
课后习题《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
解：1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：).1()()(0)0()1)(()1()(10//0----==∞=-∞=-=e EEe e Et t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为0123450.00.20.40.60.81.0σ(t )/σ(0)t/τ应力松弛曲线0123450.00.20.40.60.81.0ε(t )/ε(∞)t/τ应变蠕变曲线)(112)(1012.160cos /0015.060cos 1017.3)(1017.360cos 53cos 0015.060cos 0015.053cos 82332min 2MPa Pa N F F f =⨯=︒︒⨯⨯=⨯=︒⨯︒⨯=⇒︒⨯︒=πσπτπτ：此拉力下的法向应力为为：系统的剪切强度可表示由题意得图示方向滑移以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
新型无机材料的合成与性能研究
新型无机材料的合成与性能研究随着科技的不断进步和人们对材料需求的不断增加，新型无机材料的合成与性能研究成为了一个热门话题。
无机材料是指在化学成分中不含碳元素的材料，包括金属、陶瓷、玻璃等。
本文将探讨新型无机材料的合成方法和其在各个领域的性能研究。
一、新型无机材料的合成方法新型无机材料的合成方法可以分为物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括高温熔融法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等。
高温熔融法是将原料在高温下熔融后冷却得到材料，这种方法适用于一些高熔点的材料。
溶胶-凝胶法是将溶胶中的金属离子在凝胶中形成固体材料，这种方法可以得到高纯度和均匀分布的材料。
气相沉积法是将气体中的金属离子在基底上沉积形成材料，这种方法适用于薄膜的制备。
化学方法主要包括水热法、溶剂热法、气溶胶法等。
水热法是将反应物在高温高压的水溶液中反应，得到材料。
溶剂热法是将反应物在有机溶剂中反应，得到材料。
气溶胶法是将气体中的金属离子在溶胶中形成固体材料，这种方法可以得到高纯度和均匀分布的材料。
二、新型无机材料的性能研究新型无机材料的性能研究是为了了解其在不同应用领域中的性能表现。
其中，物理性能包括热学性能、力学性能、电学性能等。
热学性能研究主要关注材料的热导率、热膨胀系数等参数，以及材料在高温下的稳定性。
力学性能研究主要关注材料的硬度、强度、韧性等参数，以及材料在不同环境下的力学性能变化。
电学性能研究主要关注材料的导电性、介电常数等参数，以及材料在电场下的性能变化。
化学性能研究主要关注材料的化学稳定性、化学反应性等。
化学稳定性研究主要关注材料在不同环境下的稳定性，包括酸碱性、氧化性等。
化学反应性研究主要关注材料与其他物质之间的反应性，以及反应后的产物性质。
除了物理性能和化学性能，新型无机材料的应用性能也是研究的重点之一。
应用性能研究主要关注材料在不同应用领域中的性能表现，如光学性能、催化性能、电化学性能等。
光学性能研究主要关注材料对光的吸收、发射和传导能力，以及材料在光学器件中的应用潜力。
无机材料物理性能习题答案
无机材料物理性能习题答案1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm 并受到4500N的轴向拉力若直径拉细至2.4mm且拉伸变形后圆杆的体积不变求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变并比较讨论这些计算结果。
解根据题意可得下表由计算结果可知真应力大于名义应力真应变小于名义应变。
1-4一陶瓷含体积百分比为95的Al2O3 E 380 GPa 和5的玻璃相E 84 GPa试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 的气孔再估算其上限和下限弹性模量。
解令E1380GPaE284GPaV10.95V20.05。
则有当该陶瓷含有5的气孔时将P0.05代入经验计算公式EE01-1.9P0.9P2可得其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293.1 GPa。
1-5试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图并算出t 0t 和t 时的纵坐标表达式。
解Maxwell模型可以较好地模拟应力松弛过程Voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程拉伸前后圆杆相关参数表体积V/mm3 直径d/mm 圆面积S/mm2 拉伸前1227.2 2.5 4.909 拉伸后1227.2 2.4 4.524 0816.04.25.2lnlnln22001AAllT真应变91710909.4450060MPaAF名义应力0851.0100AAll名义应变99510524.445006MPaAFT真应力2.36505.08495.03802211GPaVEVEEH上限弹性模量1.3238405.038095.0112211GPaEVEVEL下限弹性模量.10011100//0eEEeeEttt则有其蠕变曲线方程为./00000et-t/e则有其应力松弛曲线方程为 1 以上两种模型所描述的是最简单的情况事实上由于材料力学性能的复杂性我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。
无机材料物理性能
无机材料物理性能无机材料是指在自然界中存在的，或者是人工合成的，不含有碳的材料。
它们的物理性能对于材料的应用具有重要意义。
无机材料的物理性能主要包括热性能、电性能、光学性能和力学性能等方面。
首先，热性能是无机材料的重要性能之一。
热导率是评价材料导热性能的重要指标，无机材料中的金属和陶瓷材料通常具有较高的热导率，而聚合物材料的热导率较低。
此外，无机材料的热膨胀系数也是其热性能的重要表征之一，它决定了材料在温度变化时的尺寸变化程度。
这些热性能参数对于材料在高温或者低温环境下的应用具有重要意义。
其次，电性能是无机材料的另一个重要性能。
导电性和绝缘性是评价材料电性能的重要指标。
金属材料通常具有良好的导电性，而绝缘材料则具有较高的电阻率。
此外，半导体材料的导电性介于金属和绝缘材料之间，其电性能的调控对于电子器件的制备具有重要意义。
光学性能是无机材料的另一个重要性能。
透明度、折射率、反射率和光学吸收等是评价材料光学性能的重要指标。
无机材料中的玻璃、晶体和光学薄膜等材料通常具有良好的光学性能，它们在光学器件、光学仪器和光学通信等领域具有重要应用。
最后，力学性能是无机材料的另一个重要性能。
强度、硬度、韧性和蠕变等是评价材料力学性能的重要指标。
金属材料通常具有较高的强度和硬度，而聚合物材料则具有较高的韧性。
这些力学性能参数对于材料在受力状态下的性能表现具有重要意义。
总之，无机材料的物理性能对于材料的应用具有重要意义。
热性能、电性能、光学性能和力学性能是无机材料的重要性能之一，它们的表征和调控对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。
希望本文对无机材料的物理性能有所帮助，谢谢阅读。
无机非金属材料的性能分析
其他物理与化学性能
三、能带理论
晶体中，由于原子之间的相互作用，原子中 的能级将“展开”，电子也可以从一个原子移 到另一个原子上，从而不断的在晶体中运动。 电子的这种运动叫做共有化。其能量是量子化 的，每个能级只能容纳两个自旋方向相反的电 子。由于晶体中电子能级间的间隙很小，可以 把能级分布看成是准连续的，称为能带。
-
ε r称相对介电常数。
其他物理与化学性能
其他物理与化学性能
其他物理与化学性能
• 研究材料磁性的最基本的任务是确定材料的磁化 强度M与外磁场强度H和温度T的关系，在一定 温度下，定义：M＝χH • χ称为物质的磁化率，即单位外磁场强度下材 料的磁化强度。它的大小反映了物质磁化的难易 程度，是材料的一个重要的磁参数。同时，它也 是物质磁性分类的主要依据。
滞弹性：是指在弹性范围内出现的非弹性 现象。应变不仅与应力有关，而且与时间 有关。
•
弹性变形
蠕变：固体材料在恒定荷载下，变形随时间延续而缓 慢增加的不平衡过程，或材料受力后内部原子由不平 衡到平衡的过程。当外力除去后，蠕变变形不能立即 消失。 例如：沥青、水泥混凝土、玻璃和各种金属等在持续 外力作用下，除初始弹性变形外，都会出现不同程度 的随时间延续而发展的缓慢变形（蠕变）。
材料的断裂
为何断裂强度 的理论值与实 际值差别如此 之大？
材料的断裂
材料的断裂
• 无机非金属材料缺陷，萌生出微裂纹；
• 微裂纹应力集中，微裂纹扩展。
第二章 无机非金属材料的 性能
第三节 其他物理与化学性能
介电陶瓷
锂离子电池
快离子导体
吸铁石
收音机喇叭
收音机喇叭上的吸铁石 不是铁磁体！
车窗玻璃
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读书报告第一章无机材料的受力形变一、基础知识(参考《材料物理性能》关振铎、张中太等编著。
清华大学出版社）1、应力σ下标的含义（第五页）单位面积上所受的内力称为应力σ＝F/Aσ下标：第一个字母表示应力作用面的法线方向；第二个字母表示应力作用的方向。
应力分量2、弹性形变：在外力作用下，物体发生形变，当外力撤消后，物体能恢复原状，则这样的形变叫做弹性形变。
例如弹簧。
3、滞弹性：无机固体和金属这种与时间有关的弹性。
4、粘弹性：一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性。
5、应变与蠕变：应变是用来描述物体内部各质点之间的相对位移的。
一根长度为Lo的杆，在单向拉应力作用下被拉长到L1，则应变的定义为：ε＝（L1－Lo）/Lo＝ΔL/Lo。
当对粘性体施加一恒定力时，其应变随时间而增加，此现象叫蠕变。
6、应力弛豫：施加一恒定应变，则应力将随时间而减少，此现象叫弛豫。
7、塑性行变：指一种在外力移去后不能恢复的形变。
8、超塑性：指在一应力作用下产生异常大的拉伸形变而不发生破坏的能力。
9、滑移系统：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的结晶学平面上的一定结晶学方向相对于晶体的另一部分进行移动，使晶面上的原子从一个稳定平衡位置移至另一个平衡位置的过程晶体的滑移过程如图1所示滑移是金属晶体塑性变形的主要方式在滑移过程中，晶体的位向不发生改变，已滑移和未滑移部分仍保持位向的一致；每次滑移量均为晶体在滑移方向上原子间距的整倍数，这个滑移量在应力去除后不能恢复。
大量滑移的累积，构成晶体宏观的塑性变形晶体的滑移分单晶体滑移与多晶体滑移。
滑移面和滑动方向组成晶体的滑移系统。
晶体滑移示意图二、对弹性模量的理解与应用材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。
弹性模量的单位是达因每平方厘米。
“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称。
弹性模量E是原子间结合强度的一个标志，是一常数。
弹性模量E与原子结合力线上任一点受力点的曲线斜率有关。
弹性模量越大，原子结合力越强；原子间距越小。
弹性模量越大。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。
三、为什么常温下陶瓷材料易碎而金属材料摔不碎(参考《材料物理性能》关振铎、张中太等编著。
清华大学出版社)与金属材料相比，陶瓷材料有极高的强度，其弹性模量比金属大很多。
但大多数陶瓷材料缺乏塑性变形能力和韧性，极限应变小于0.1％~0.2％，在外力的作用下呈现脆性，并且抗冲击、抗热冲击能力也很差.脆件断裂往往导致了材料被破坏。
一般的陶瓷材料在室温下塑性为零，这是因为大多数陶瓷材料晶体结构复杂、滑移系统少，位错生成能高,而且位错的可动性差。
金属材料一般具有五个以上滑移系统，错位容易运动，塑性变形容易，无论单晶还是多晶都是延性的；陶瓷材料在常温下几乎是完全脆性的，只有高温时才表现出一定塑性形变，它的滑移系统少，滑移系统之间相互作用以及存在大量的晶界。
错位滑移困难。
许多陶瓷材料，晶体结构复杂，对称性低，点阵常数大，不易形成位错，且能满足滑移小距离后复原的条件晶面很少。
四、显微结构对蠕变的影响1）气孔：随着气孔率增加，蠕变也增大。
因为气孔减少了抵抗蠕变的有效截面积。
2）晶粒尺寸：晶粒越小，蠕变率越大。
因为晶粒越小，晶界的比例大大增加，晶界扩散及晶界流动对蠕变的贡献也就增大。
3）玻璃相：当温度升高，玻璃相的粘度降低，因而变形速率增大，亦即蠕变率增大，非晶态玻璃的蠕变率比结晶态要大得多。
玻璃相对蠕变的影响还取决于玻璃相对晶相的湿润程度。
不湿润晶相，在晶界处为晶粒与晶粒结合，抵抗蠕变性能好；完全湿润，形成抗蠕变弱结构。
第二章材料脆性断裂与强度一、理解记忆σth 、σc 、Kic公式，硬度的表示法σth:为理论结合强度。
σth＝2πγ／λ＝(Εγ／a) ½σc:临界应力。
σc＝(2Εγ／πc) ½ＫIc :裂纹有三种扩展方式或类型：ＫIc:裂纹有三种扩展方式或类型：掰开性（I ）、错开性（Ⅱ）、及撕开型（Ⅲ），ＫⅠc 名为平面应变断裂韧性。
γE K C 2=I 平面应力状态 212μγ-=I E K C 平面应变状态 硬度表示法：金属材料常用的硬度测量方法是再静负载下将一个硬的物体压入材料，这样测量的硬度主要仅反映材料抵抗破坏的能力。
陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由大到小的顺序。
不表示软硬的程度。
布氏硬度法主要用来测量金属材料中较软及中等硬度的材料，很少用于陶瓷；维氏硬度法及努普硬度法都适应于较硬的材料也用于测量陶瓷的硬度；洛氏硬度法测量的范围较广，采用不同的压头和负载可以得到15种标准洛氏硬度。
A 、布氏硬度（HB ）用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F ）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L ）。
布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。
以HBS （钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。
B 、洛氏硬度（HR ）洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。
不同的是，它是测量压痕的深度。
即，在初邕试验力（Fo ）及总试验力（F ）的先后作用下，将压头压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e ）计算硬度值。
C 、维氏硬度（HV ）维氏硬度试验也是一种压痕试验方法，是将一个相对面夹角为136度的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力（F ）压入试验表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。
二、高强度材料的特征，实际强度与理论强有什么差异，强度的尺寸效应，强度的分散性1.E和γ要大，而裂纹尺寸要小。
2.对于实际结合强度，只有克服原子间结合力，材料才能断裂。
如果知道原子间结合力的细节，即知道应力-应变曲线的精确方式，就可算出理论结合强度。
3．由于试件长，含有危险裂纹的机会就多，对于大试件来说，强度偏低。
4.韦伯模数m越大，材料越均匀，材料的强度分散性越小。
强度的尺寸效应强度的尺寸效应：由于同种材料中大尺寸材料比小尺寸材料包含的裂纹数目更多，似的大尺寸材料的断裂强度较低，这就是强度的尺寸效应。
强度的分散型：由于裂纹的长度在材料内的分布是随机的有大有小，所以临界应力也是有大有小的，具有分散的统计性三、显微结构对强度的影响1）晶粒尺寸的影响对于大多数多晶材料，晶粒越小，强度越高。
一方面因为致密多晶材料内部的缺陷尺寸与晶粒尺寸有着直接或间接的关系；另一方面断裂能是显微结构的敏感参数。
2）气孔的影响随气孔率的增加，材料强度将呈指数规律降低。
因为气孔的存在不但使材料的实际受力面积减小，而且还会在周围引起应力集中。
四、断裂韧性在设计选材方面的应用当裂纹尖端应力强度因子达到某一临界值Kic 时，裂纹及失稳扩散而导致断裂，此时的临界应力强度因子即称为平面应变断裂韧性，简称断裂韧性。
材料的断裂韧性、断裂应力（或临界应力）与特定受拉应力区中最长的一条裂纹的裂纹长度有如下关系c Y K K c c c σ==I I )(材料的断裂韧性Ic K 是材料的本征参数，几何形状因子Y 在给定实验方法后也是常数。
由上式可知，材料的临界应力σc 只随材料中最大裂纹长度c 变化。
由于裂纹的长度在材料内的分布是随机的，有大有小，所以临界应力也是有大有小，具有分散的统计性，因此在材料抽样试验时，有的试样σc 大，有的小。
当ＫⅠ≤ＫⅠc 时，材料是安全的，当ＫⅠ>ＫⅠc 时，材料就要发生断裂。
这就是说应力强度因子应小于或等于材料的平面应变断裂韧性，所设计的构件是安全的。
五、提高陶瓷材料强度的案例（SEM,TEM ）（《无机非金属材料性能》 贾德昌、宋桂明等编著。
科学出版社）影响陶瓷材料强度的因素是多方面的,材料强度的本质是内部质点(原子、离子、分子）间的结合力，为了使材料实际强度提高到理论强度的数值，长期以来进行了大量研究。
从对材料的形变及断裂的分析可知，在晶体结构既定的情况下，控制强度的主要因素有三个，即弹性模量E ，断裂功和裂纹尺寸 。
其中E 是非结构敏感的， 与微观结构有关，但对单相材料，微观结构对强度的影响不大，唯一可以控制的是材料中的微裂纹，可以把微裂纹理解为各种缺陷的总和。
表面残余压应力增韧：陶瓷材料可以通过引入残余压应力达到增强韧化的目的。
控制含弥散四方 颗粒的陶瓷在表层发生四方相向单斜相相变,引起表面体积膨胀而获得表面残余压应力。
由于陶瓷断裂往往起始于表面裂纹,表面残余压应力有利于阻止表面裂纹的扩展,从而起到了增强增韧的作用。
一种提高陶瓷／金属钎焊界面焊后强度、抗震抗力的方法。
在陶瓷与金属的焊接界面之间加入一层金属Mo 网，通过对钎料的网状分割作用，使得钎料在结合界面上的大尺寸凝固收缩，变成了许多小熔区的独立凝固收缩，在相邻小网孔之间产生了反向应力互消的作用，从而使得整个结合面上的残余应力大幅度降低，通过对两种不同的钎料的实验，加金属Mo 网后，其焊后强度均提高了50％以上，经700℃抗震处理（淬水），剩余强度也分别提高180％和130％。
六、提高陶瓷断裂韧性的案例相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同温度的相变,从而增韧的效果,统称为相变增韧。
例如,利用ZrO2的马氏体相变来改善陶瓷材料的力学性能,是目前引人注目的研究领域。
研究了多种?的相变增韧,由四方相转变成单斜相,体积增大3%~5%,如部分稳定ZrO2(psz),四方多晶ZrO2陶瓷(TZP), ZrO2增韧Al2O3陶瓷(ZTA), ZrO2增韧莫来石陶瓷(ZTM), ZrO2增韧尖晶石陶瓷ZrO2,增韧钛酸铝陶瓷ZrO2,增韧Si3N4陶瓷,增韧SiC以及增韧SiAION等。
其中PSZ陶瓷较为成熟,TZP,ZTA,ZTM研究得也较多,PSZ,TZP,ZTA等的新裂韧性Kic已达1/2,有的高达1/211~15MPa m,但温度升高时,相变增韧失效。
当部分稳定20MPa mZrO2陶瓷烧结致密后,四方相ZrO2颗粒弥散分布于其他陶瓷基体中(包括ZrO2本身),冷却时亚稳四方相颗粒受到基体的抑制而处于压应力状态,这时基体沿颗粒连线方向也处于压应力状态。
材料在外力作用下所产生的裂纹尖端附近由于应力集中的作用,存在张应力场,从而减轻了对四方相颗粒的束缚,在应力的诱发作用下会发生向单斜相的转变并发生体积膨胀,相变和体积膨胀的过程除消耗能量外,还将在主裂纹作用区产生压应力,二者均阻止裂纹的扩展,只有增加外力做功才能使裂纹继续扩展,于是材料强度和新裂韧性大幅度提高。