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为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂而陶瓷不会

作者:王俊明
2019-10-07
百科

陶瓷和玻璃都是脆性材料,就应该知道所有脆性材料都是虽然硬度高但是很脆,不耐冲击。

一块玻璃,一块陶瓷,你压它,要用很大的力才能压裂,但是你要折的话,就不用特别大的力了是吧。

所以我要说的是,这些脆性材料的通性都是抗压不抗张的。

为什么抗压不抗张,可以参考材料的理论强度和Griffith微裂纹理论。

简单来说,一个完美的没有缺陷的材料,强度即化学键强度,然而实际中由于各种因素,材料内部总是存在缺陷的,这就使得材料强度在化学键强度基础上大大下降。

在外力作用下,这些微裂纹附近产生很大的应力集中,导致裂纹扩展,材料也就断裂了。

说了这么多,我想表达的是,所说的骤冷骤热导致的碎裂,其实是热应力引起的。

热胀冷缩相信大家都知道。

深入一点说,在实际中,对于一个材料,在受到温度梯度影响时,它的每一个部分并不是同步进行热胀冷缩的。

这是因为热在材料中传导是一个过程,需要时间。

在这一过程中,若是不均匀产生的应力(即热应力)大于上述破坏所需的临界强度,材料自然也就被破坏了。

受到相同温差作用时,玻璃产生的热应力更大,同时,玻璃的韧性更差,它不裂谁裂咯。

第二个,钢化玻璃的问题。

对于玻璃来说,它耐急热是远远好于耐急冷的,就是由于受到急热时,表面产生压应力,而急冷时表面产生张应力。

表面由于日常使用有各种微裂纹的存在,自然也就裂了。

就说日常使用的钢化玻璃,是通过物理手段钢化的,即加热以后淬火,在表面形成一层永久的压应力层。

这样在以后的使用当中,即使受到我们不希望的张应力,也有压应力先抵消它的作用,材料的强度自然提高了。

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