无机材料力学性能
材料物理性能 第一章 (2)
在能源科学技术中的应用
i) 保温材料的优选和保温材料结构的优化设计。
ii) 远红外加热技术，以获得最佳的能量利用率。 iii) 太阳能的利用：要求尽可能多地吸收太阳辐射，
并且要最大限度地抑制集热器本身的热损。
在电子技术和计算机技术中的应用
i) 在超大规模集成电路（容量和密集度迅速增大）中， 要求集成块的基底材料导热性能优良。
自由电子的贡献
CV CVl CVe T 3 T
点阵振动热容 自由电子热容
常温下，自由电子热容微不足道 高温和低温时，电子热容不能够忽略
合金成分的影响
合金的热容是每个组成元素热容与其质量百分比的 乘积之和。
n
C X1C1 X 2C2 X nCn X iCi
无机材料的热容
高于D 时，趋于常数；低于D 时，与 T 3成正比 与材料结构的关系不大 相变时，热容出现了突变 单位体积的热容与气孔率有关
Cp a bT cT 2
不同温度下某些陶瓷材料的热容
相变时，热容出现了突变。
金属材料的热容
➢ 自由电子对热容的贡献 ➢ 合金成分对热容的影响 ➢ 相变时的热容变化
电学、热学、磁学性能 电学、光学性能 电学、热学性能 光学、热学、电学性能
课程内容
➢ 材料的热学、电学、磁学、光学等性能； ➢ 热学、电学、磁学、光学等现象的物理本质； ➢ 热学、电学、磁学、光学等性能的测量； ➢ 材料物理性能的工程意义及从理论上设计材料。
第一章 材料的热学性能
热容 热膨胀 热传导 热稳定性
3N
2
kT
e kT
2
无机材料的热学性能-第1讲
dV
西南科技大学
第三章 无机材料的热学性能
固体或液体：T↑，体积变化小，因此：
C P CV
高温时，固体或液体的Cp与Cv的差别较大！
西南科技大学
第三章 无机材料的热学性能
2、固体的经典热容理论
（1）元素的热容定律——杜隆一珀替定律
恒压下，元素的原子热容为： C
P
25 J /( k mol )
西南科技大学
第三章 无机材料的热学性能
3、简谐振动 简谐振动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正 比、方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动 ；或物体的运动参量（位移、速度、加速度）随时 间按正弦或余弦规律变化的振动。
X A co s( 2 t / T )
式中：X为位移；A为振幅，即 质点离开平衡位置时 (x=0) 的最 大位移绝对值；t为时间；T为 (2 简谐振动的周期； t / T ) 为简 谐振动的位相。
彩电等多种电路中广泛应用的大功率管，其底部 的有机绝缘片，为了散热而要求具有良好的热导性。
西南科技大学
第三章 无机材料的热学性能
3.1 热学性能的物理基础
1、热性能的物理本质
升华 热容 晶格热振动 热膨胀 熔化 热稳定性
热传 导
热性能的物理本质:晶格热振动
西南科技大学
第三章 无机材料的热学性能
h
0
2
1
E
低温区：
hv
0
1
kT
C
v
e
kT
2
1
h kT
0
h 0 3R kT
e
低温区域，CV值按指数规律随温度T而变化，而 不是从实验中得出的按T3变化的规律。 忽略了各格波的频率差别，其假设过于简化。
基于分子动力学的无机材料热稳定性分析
基于分子动力学的无机材料热稳定性分析随着科技的不断发展，无机材料的应用越来越广泛，关于无机材料的研究也越来越深入。
无机材料的热稳定性是一个非常重要的参数，它直接关系到无机材料在使用过程中的性能和寿命。
而分子动力学则是其中一种理论计算方法，可以用于研究无机材料的热稳定性。
一、基本原理分子动力学是一种模拟凝聚态物理的方法，基于牛顿运动定律和位形空间。
该方法的基本思想是将物质看成由大量微观粒子组成的系统，并通过数值计算模拟粒子在外力作用下的运动变化。
在无机材料研究中，分子动力学可以通过模拟丰富的温度和压力范围，完整地描述无机材料的结构、稳定性和性能等方面的信息。
二、应用举例1.分子动力学模拟铁氧体的热稳定性铁氧体是一种重要的无机材料，广泛应用于磁性、催化、传感等领域。
通过分子动力学模拟分析，可以获得铁氧体超晶格结构的动态变化过程，并定量计算出铁氧体的热稳定性。
通过分析计算结果，可以发现铁氧体在低温下呈现出非常好的稳定性，但是在高温下则容易出现氧离子的剥离，对材料的性能产生不利影响。
2.分子动力学模拟氧化铝的热稳定性氧化铝是一种十分重要的无机材料，广泛应用于催化、传感、涂料等领域。
在高温、高压等复杂条件下，氧化铝的热稳定性会受到非常大的影响，而分子动力学可以模拟这些复杂条件下材料的结构和性能。
通过分析计算结果，可以发现氧化铝在高温下容易出现结构相变和氧化铝晶格的扭曲变形，对材料的稳定性产生不利影响。
三、分子动力学模拟的优缺点分子动力学模拟有很多优点，比如可以高效精准地计算材料的结构和性质等信息。
同时，分子动力学模拟可以模拟很多复杂的物理过程，比如材料的相变过程、材料的热膨胀过程等。
不过，分子动力学模拟也有一定的局限性，比如计算消耗大、计算时间长等方面的问题。
四、发展趋势未来，随着计算机技术的日益发展，无机材料的热稳定性分析将越来越多地借助于分子动力学模拟等计算方法。
同时，还需要针对分子动力学模拟存在的问题进行改进和优化，进一步提高分子动力学模拟的计算效率和精确度。
材料性能与表征无机材料物理性能教学大纲
材料性能与表征无机材料物理性能教学大纲一、课程介绍《材料性能与表征》是材料类专业学生的学科基础课程。
本课程主要介绍材料的力学、热学、光学、磁学、电学的特性和表征方法，目的是使学生充分认识材料的物理性能以及这些性能在人类物质生活中的意义，学会利用这些知识解释有关材料的许多现象，认识材料的宏观性能与微观机制的联系，为材料的合成、制备、加工和应用指明方向。
主要内容包括：材料的受力变形、材料的脆性断裂与强度，材料的热学性能，材料的光学性能，材料的磁学性能，材料的电学性能等。
教学部分共含32个理论学时，16个实践环节学时。
Introduction“Properties and Characterization of Materials” is the main professional fundamental course for materials science and engineering students. This course mainly introduces the mechanical, thermal, optical, electrical and magnetic properties and characterization method of materials. The main purpose of this course is to make students fully understand the physical properties of materials and theirs significance in human materials life, learn to explain many phenomena of the materials by these knowledge, to understand the relationship between the macroscopic properties and microscopic mechanisms of materials, and to point out the directions for the synthesis, preparation, processing and application of the materials. The main contents of this course are listed as follows: stress deformation of materials, brittle fracture and strength of materials, thermal properties of materials, optical properties of materials, magnetic properties of materials, electrical properties of materials. The teaching part of this course includes 32 theoretical credit hours and 16 practical credit hours.课程基本信息二、教学大纲1、课程目标1）掌握材料性能的基本理论及其主要影响因素，培养学生对抽象问题的认识，使学生能够针对具体的材料工程问题，建立数学模型并求解。
硅胶材料abaqus参数
硅胶材料abaqus参数1. 硅胶材料简介硅胶是一种无机高分子材料，由SiO2和H2O组成，具有优异的物理性能和化学稳定性。
硅胶具有良好的柔韧性、抗老化性能和耐高温性能，在工业、医疗、电子等领域得到广泛应用。
2. 硅胶材料的力学行为硅胶材料在力学行为上表现出非线性、弹性和粘弹性等特点。
在abaqus中，我们可以通过设置一些参数来描述硅胶材料的力学行为。
3. 硅胶材料abaqus参数设置3.1 杨氏模量（E）硅胶材料的刚度可以通过设置杨氏模量来描述。
在abaqus中，可以使用以下命令设置硅胶的杨氏模量：*MATERIAL, NAME=Silicone*ELASTIC, TYPE=ISOTROPICE = 2e6NU = 0.45其中，E表示杨氏模量，单位为Pa（帕斯卡）。
3.2 泊松比（ν）泊松比描述了硅胶在受力时横向收缩与纵向伸长的比例关系。
在abaqus中，可以使用以下命令设置硅胶的泊松比：*MATERIAL, NAME=Silicone*ELASTIC, TYPE=ISOTROPICE = 2e6NU = 0.45其中，NU表示泊松比。
3.3 密度（RHO）硅胶材料的密度是指单位体积内所含质量的大小。
在abaqus中，可以使用以下命令设置硅胶的密度：*MATERIAL, NAME=Silicone*DENSITYRHO = 1.2e3其中，RHO表示密度，单位为kg/m^3（千克/立方米）。
3.4 屈服应力（SYS）硅胶材料的屈服应力是指在受力过程中开始发生塑性变形的临界应力值。
在abaqus中，可以使用以下命令设置硅胶的屈服应力：*MATERIAL, NAME=Silicone*PLASTIC, HARDENING=ISOTROPICSY = 10e6其中，SY表示屈服应力，单位为Pa。
3.5 剪切模量（G）剪切模量描述了硅胶材料在受剪切力作用下产生变形的能力。
在abaqus中，可以使用以下命令设置硅胶的剪切模量：*MATERIAL, NAME=Silicone*ELASTIC, TYPE=ISOTROPICE = 2e6NU = 0.45G = E / (2 * (1 + NU))其中，G表示剪切模量，单位为Pa。
无机结合料稳定材料无侧限抗强度试验检测方案
无机结合料稳定材料无侧限抗强度试验检测方案一、试验目的无侧限抗强度试验的主要目的是评估无机结合料稳定材料的抗剪强度，以了解材料的力学性能和耐久性。
二、试验原理无侧限抗强度试验是通过加载试件，施加垂直于试件轴线方向的力，使试件发生剪切变形，从而确定材料的无侧限抗强度。
试验结果包括试件的峰值强度和剪切变形曲线。
三、试验设备与试件制备1.试验设备：a.无侧限抗强度试验机：用于加载试件并测量试件的剪切力和变形；b.常规实验室设备：如电子天平、电子砂浆拌和器等。
2.试件制备：a.试件材料：无机结合料和骨料；b. 试件尺寸：常用尺寸为直径100mm、高度100mm的圆柱形试件；c.试件制备步骤：1）按设计配方准备材料，包括无机结合料和骨料；2）将结合料和骨料充分混合，使其均匀分布；3）将混合料装入模具中，轻轻振动以去除气泡和提高密实度；4）放置试件在常温下固化，时间一般为7天。
四、试验步骤1.校准试验设备：a.首先需要对无侧限抗强度试验机进行校准，确保其工作正常，包括负载传感器和位移传感器的准确性。
2.装配试件和定位：a.确保试件的平整度和垂直度，并将其放置在试验机的上夹件和下夹件上，确保试件的轴线与试验机的加载方向垂直。
3.开始加载试件：a.开启试验机，逐渐施加垂直于试件轴线的力，记录下试件的剪切力和相应的位移。
4.完成试验和数据处理：a.当试件发生破裂或达到一定变形时，停止加载并记录下试件的峰值强度和剪切变形曲线。
b.对试件的峰值强度和剪切变形曲线进行数据处理和分析，以评估无机结合料稳定材料的性能。
五、试验注意事项1.在试件制备过程中，要确保无机结合料和骨料的充分混合，并避免试件中的空隙和气泡。
2.试件在固化期间需要保持恒温和湿度条件，以确保其达到设计强度。
3.在进行试验时，应注意加载速度的控制，避免过快或过慢的加载造成试件破坏过早或试验时间过长。
4.在试验过程中要及时记录试件的剪切力和位移数据，并确保数据的准确性和一致性。
2015无机材料物理性能复习提纲
无机材料物理性能复习题、填空题1、晶体中的塑性变形有两种基本方式：滑移和孪晶。
2、一各向异性材料，弹性模量E=109pa泊松比u=o.2，则其剪切模量G=45.4 pa。
3、影响弹性模量的因素有晶体结构、温度、复相。
4、弹性模量E是一个只依赖于材料基本成份的参量，是原子间结合强度的一个标志，在工程中表征材料对弹性变形的抗力，即材料的冈【J度。
5、无机材料的热冲击损坏有两种类型：抗热冲击断裂性和抗热冲击损伤性。
6根据材料在弹性变形过程中应力和应变的响应特点，弹性可以分为理想弹性和非理想弹性两类。
7、裂纹有三种扩展方式或类型：掰开型，错开型和撕开型。
其中掰开型是低应力断裂的主要原因。
8、从对材料的形变及断裂的分析可知，在晶体结构稳定的情况下，控制强度的主要参数有三个：弹性模量，裂纹尺寸和表面能。
9、Griffith 微裂纹理论从能量的角度来研究裂纹扩展的条件,这个条件是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。
10、按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。
11、广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。
12、对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子Y=、13、当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。
14、杜隆一伯替定律的内容是：恒压下元素的原子热容为25J/Kmol 。
15、热量是依晶格振动的格波来传递的，格波分为声频支和光频支两类。
16、固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
17、金属材料电导的载流子是自由电子，而无机非金属材料电导的载流子可以是电子、电子空穴，或离子、离子空位。
18、晶体的离子电导可以分为离子固有电导/或本征电导和杂质电导两大类。
19、电导率的一般表达式-\j =x nqi^为，其各参数ni、qi和-h的含义分别是i载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。
无机结合料稳定材料试验规程
2008年1月底,编写组发出了公路工程无机 结合料稳定材料试验规程修订征求意 见稿,进行全国范围的征求意见.
接受并修改的问题
• 根据专家意见增加了术语、符号和代号；对每个 试验的内容进行了规范化,并对原试验规程的部 分试验内容和化学试验相关内容增加了精密度 和允许差；将标准养生温度统一为温度 20℃±2℃,相对湿度在95％以上.
• 针对近年来我国公路工程实际需要以及相关材料 试验方法发展,编写组对原规程进行了全面修 订,对于规范公路工程无机结合料稳定材料试验 方法有重要意义.
• 修订后的规程完善了原有相关试验方法,补充了 无机结合料稳定材料的物理力学性能试验方法, 内容全面,结构合理.
修订过程
2008年6月提交公路工程无机结合料稳定材 料试验规程报批稿. 2009年10月15日交通运输部公布公路工 程无机结合料稳定材料试验规程E51－2009 公告. 2010年1月1日起施行.
公路工程无机结合料稳 定材料试验规程
JTG E51－2009
宣贯材料
交通部公路科学研究院
规程修订的背景 规程修订的过程 本次修订的主题思想 本次规程修订的主要内容
背景
公路工程无机结合料稳定材料试验规 程——一本年轻的规程,伴随我国高速公 路建设发展而逐渐完善,从1994到2009.
公路路面基层材料试验规程——1986
含水量试验方法微波
序 号
湿土重g
干土重g
①
②
含水量％
ω1
ω2
序 号
湿土重g
干土重g
①
②
含水量％
ω1
ω2
1
1184 1129.16 1127.01 4.9 5.1 14 1182.22 1127.37 1126.4 4.9 5
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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。