浅谈预应力陶瓷的发展现状

作     者：李海燕 贾志杰 张磊 田远 刘小根 包亦望 万德田 LI Hai-Yan;JIA Zhi-Jie;ZHANG Lei;TIAN Yuan;LIU Xiao-Gen;BAOYi-Wang;WAN De-Tian

作者机构：中国国检测试控股集团股份有限公司北京100024 中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室北京100024 上海应用技术大学材料学院上海201418 

基　　金：国家重点研发计划资助(No.2021YFB3702300) 国家自然科学基金(No.52032011,No.52072356) 北京市科学技术协会青年人才托举工程 

出 版 物：《现代技术陶瓷》 (Advanced Ceramics)

年 卷 期：2024年第45卷第1期

页      码：100-109页

摘      要：将预应力增强的方法应用于陶瓷,制得性能优异的预应力陶瓷构件是当前陶瓷领域研究的一大热点。本文从预应力陶瓷的制备方法、增强效果和预应力评价三个方面对当前预应力陶瓷的研究进展进行了总结。结果表明:预应力涂层增强的方法是一种简单、低成本且高效的陶瓷增强方法。通过在陶瓷表层引入压应力,可有效地提高脆性材料的断裂能和抗冲击性能。这主要是因为压应力能够抑制裂纹萌生,提高陶瓷构件的服役寿命。目前,这种方法已成功应用于建筑陶瓷、日用陶瓷、结构陶瓷及功能陶瓷。根据文献报道,预应力Al_(2)O_(3)的弯曲强度比普通Al_(2)O_(3)提高了37%~39%;预应力ZrO_(2)的弯曲强度比纯ZrO_(2)陶瓷提高了32%~45%;预应力陶瓷砖的弯曲强度比普通陶瓷砖提高了50%~102%。对于功能陶瓷,预应力增强的方法被成功应用于固态电解质。在固态电解质表层引入压应力,能够抑制裂纹和枝晶的生长,因此可获得性能可控、高效且力学性能稳定的固态电解质。综上,预应力可显著增强陶瓷的性能。为了阐明预应力陶瓷的增强机理,采用压痕法来研究预应力对裂纹扩展的影响。通过比较预应增强和未增强的陶瓷的裂纹长度和方向,表明预应力的存在形式。此外,采用相对法,计算出预应力的大小。总之,预应力涂层增强法是一种新型、高效的制备技术。这种预应力的设计理论和制备方法同样适用于混凝土领域,因此具有很好的普适性及广阔的应用前景。

主 题 词：预应力陶瓷 制备方法 强度 增强效果 预应力评价 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2024.01.007

馆 藏 号：203127882...