陶瓷未能得到更廣泛應(yīng)用的主要原因之一是由于它們呈“玻璃狀”脆斷而破壞。陶瓷通常不呈現(xiàn)出明顯的塑性形變，而且它們的抗沖擊能力差。陶瓷在許多用途上受到這些比較差的力學(xué)性能的限制。例如氧化鋁陶瓷廣泛用作電介質(zhì)材料，通常確定這一選擇不是由于其優(yōu)越的電性能，而是由于氧化鋁陶瓷比其他現(xiàn)有材料的力學(xué)性能優(yōu)越，因而它們可以用在自動(dòng)機(jī)械中而不像其他競(jìng)爭(zhēng)者那樣嚴(yán)重地散碎或破裂。

同樣，雖然陶瓷的高溫蠕變強(qiáng)度和形變性能是最有利的，但低的抗沖擊性能限制了它們?cè)趪姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用，因?yàn)樵谶@種地方一次沖擊破壞就是災(zāi)難性的。還可以舉出許多類似的例子。同時(shí)，通常能得到的實(shí)際強(qiáng)度水平和在一些情況下證實(shí)了的潛在理論強(qiáng)度之間的差別，對(duì)斷裂特性來說與其他性能一樣是巨大的或者說更大。因此，對(duì)將來的發(fā)展來說這是一個(gè)特別有吸引力的領(lǐng)域。

陶瓷材料的抗斷裂能力是由應(yīng)力的某個(gè)臨界值來定量地衡量的。對(duì)于所有的材料和條件，斷裂并不是通過一種簡(jiǎn)單的過程發(fā)生，而是有許多十分不同的機(jī)理導(dǎo)致材料由于機(jī)械應(yīng)力而破壞，這就使得對(duì)這些現(xiàn)象的分析和研究復(fù)雜化。此外，一種給定的材料可能由于不同的機(jī)理而發(fā)生破壞，這取決于應(yīng)力水平、應(yīng)變速率、先前的經(jīng)歷、環(huán)境條件和溫度水平，所有這些又使分析和研究更加復(fù)雜。

彈性

一個(gè)物體在外力作用下改變其形狀和大小，當(dāng)外力卸除后物體又可回復(fù)到原始的形狀和大小；這個(gè)特性稱為彈性。彈性（英文elastic）一詞源于希臘，十七世紀(jì)英國(guó)科學(xué)家玻意耳 (R.Boyle）賦予其科學(xué)意義并用到物理學(xué)中。彈性是各種工程材料的一項(xiàng)重要的物理性能（或列為力學(xué)性能），是材料科學(xué)的研究領(lǐng)域之一。固體的彈性理論是介于數(shù)學(xué)和物理學(xué)之間的一個(gè)分支學(xué)科，是近代力學(xué)的基礎(chǔ)（見金屬力學(xué)性能的表征）。

滯彈性

在許多應(yīng)用中，例如在玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)附近的玻璃形成液體及高溫下的多晶材料中，彈性模量不能取做常數(shù)而明顯地表現(xiàn)出和時(shí)間有關(guān)。這種性能稱為滯彈性或黏彈性，它表征應(yīng)力移去后能夠恢復(fù)但不是立即恢復(fù)的形變。

滯彈性性狀常常由彈簧及黏性緩沖器系統(tǒng)組成的力學(xué)模型表示，如圖所示。

滯彈性變形，即彈性后效，指的是材料在彈性范圍內(nèi)受某一不變載荷作用，其彈性變形隨時(shí)間緩緩增長(zhǎng)的現(xiàn)象。在去除載荷后，不能立即恢復(fù)而需要經(jīng)過一段足夠時(shí)間之后才能逐漸恢復(fù)原狀。材料越均勻，彈性后效越小。高熔點(diǎn)的材料，彈性后效極小。彈性后效是彈性材料的非彈性性能之一，對(duì)儀表精度有著直接的影響。對(duì)于儀表用彈性敏感元件的設(shè)計(jì)和制造，具有其特殊的重要。

斷裂過程

大多數(shù)陶瓷以脆性方式破壞，也就是以很小或者沒有塑性形變的過程發(fā)生斷裂。像玻璃之類的非晶態(tài)材料是大多數(shù)陶瓷的主要成分，在軟化溫度以下總是脆性的，其斷裂表面的形狀稱為貝殼狀。對(duì)于晶態(tài)成分，脆性斷裂通常沿特定的結(jié)晶學(xué)平面解理而發(fā)生。高溫時(shí)晶態(tài)成分能在晶粒間破壞。當(dāng)晶界發(fā)生剪切而裂紋在晶粒間張開導(dǎo)致局部應(yīng)力集中而最終斷裂時(shí)，就出現(xiàn)這種晶粒間破壞。

和大多數(shù)陶瓷的脆性斷裂相反，延性金屬和某些陶瓷的破壞起因于頸縮或一個(gè)截面連續(xù)變細(xì)。在極端情況中頸縮可以一直進(jìn)行到沿一尖鏡邊緣或沿一點(diǎn)分離。對(duì)于這一過程，沒有可以引用的臨界斷裂應(yīng)力。通常，延性金屬的斷裂發(fā)生在頸內(nèi)，留下杯類型和錐類型的斷裂表面。在杯的底部，端口垂直于張應(yīng)力，表面呈鋸齒狀，這種模式叫做纖維狀斷口；杯及錐的邊沿著最大剪應(yīng)力表面而形成，十分光滑，這種模式叫做剪切斷口。

在張應(yīng)力作用的過程中，面積局部減小（頸縮）使得由總荷載及初始試樣尺寸計(jì)算得到的標(biāo)稱應(yīng)力小于實(shí)際應(yīng)力。因而，工程抗張強(qiáng)度以初始尺寸為基礎(chǔ)表示的最大應(yīng)力低于真正的斷裂應(yīng)力。

在重復(fù)循環(huán)應(yīng)力作用下，由于試樣表面強(qiáng)烈經(jīng)受冷加工的面積內(nèi)裂紋的成核和擴(kuò)展，金屬會(huì)發(fā)生疲勞斷裂；疲勞斷裂在陶瓷中較為軍見。然而，靜態(tài)疲勞或延遲斷裂在陶瓷中卻是常見的；在這種情況下，在靜態(tài)應(yīng)力作用下，應(yīng)力腐蝕優(yōu)先在裂紋端部出現(xiàn)，以至于在荷載作用一段時(shí)間后斷裂發(fā)生。這種斷裂對(duì)環(huán)境條件特別敏感。

對(duì)機(jī)械應(yīng)力引起的以區(qū)在不同環(huán)境下發(fā)生的破壞進(jìn)行分析，關(guān)鍵取決于所觀測(cè)到的特定的斷裂形式。陶瓷材料中脆性斷裂是最為重要的，也是我們主要關(guān)注的。

粉體圈

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