現代工業(yè)、國防、航空航天、智能化技術的發(fā)展離不開先進陶瓷材料的發(fā)展,而陶瓷材料的發(fā)展和性能提高依賴于評價與表征技術的發(fā)展。雖然陶瓷材料具有脆性大、抗沖擊性能差等弱點,但它具有高強度、高模量、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等眾多優(yōu)點,使得它在很多特殊領域成為無可替代的材料。尤其是它具有很高的比強度(強度與密度之比)和比模量(彈性模量與密度之比),在航天和航空領域顯得非常重要。先進陶瓷不僅包含能在特殊條件下保持良好力學性能的結構陶瓷,也包含各種應用于能量轉換、信息處理、環(huán)境改善的功能陶瓷。無論何種陶瓷材料,結構功能一體化和使用安全性都是至關重要的。在陶瓷部件的設計和使用中,必須對材料的力學性能和服役可靠性有充分的了解,才能保證這類脆性材料構件在使用中的安全,防止突發(fā)性和災難性的事故發(fā)生。因此,陶瓷力學性能測試與評價在工程應用中越來越重要。
近幾十年來,隨著先進陶瓷在國內外的快速發(fā)展,陶瓷材料常規(guī)力學性能測試技術也得到了相應的發(fā)展,并制定了一系列國際和國內標準。但是在實際工程和材料研發(fā)中還是存在一些空白和薄弱環(huán)節(jié),特別是對于特殊環(huán)境下的陶瓷材料和陶瓷涂層的性能評價等領域,基本上屬于研究空白,例如陶瓷與其他固體材料的界面結合強度的評價,陶瓷異形構件的性能評價,陶瓷構件在服役狀態(tài)下的殘余性能評價,超高溫極端環(huán)境下材料力學性能的評價,陶瓷涂層的模量、強度、界面結合強度以及涂層殘余應力等評價與測試均為薄弱環(huán)節(jié)甚至空白。
作者幾十年來一直從事脆性材料力學性能表征與評價研究工作,對于陶瓷材料的力學性能進行了較廣泛的研究,從靜態(tài)到動態(tài)力學性能,從常溫到高溫再到超高溫環(huán)境以及多因素耦合環(huán)境的力學性能測試與相關儀器設備的研發(fā),在測試技術和方法上積累了較豐富的經驗,并制定了一系列的國際標準和國家標準。為盡快與行業(yè)專家以及科技工作者共享陶瓷測試領域的新技術,本書力求對非常規(guī)或非標的力學性能評價新技術和技巧給予重點介紹,例如采用相對法評價和測試極端環(huán)境的材料力學性能和陶瓷涂層的性能具有事半功倍的效果,特別是對于工程實際中一些過去無法解決的性能評價問題具有實用價值。
《先進陶瓷力學性能評價方法與技術》一書在筆者長期研究的基礎上,結合現行國家標準和規(guī)范,系統(tǒng)地介紹了先進陶瓷的力學性能評價技術以及特殊條件下的檢測和預測技巧。這些工作也聚集了中國建材檢驗認證集團中央研究院同事和研究生們的心血,感謝他們辛苦的編輯工作和對本書的貢獻。在書稿內容的研究、編輯和整理過程中得到研究院的萬德田、劉小根、田遠、邱巖、王艷萍、潘瑞娜等同事的大力支持,同時,研究生聶光臨、馬德隆等人做了大量的編輯稿件工作,特別是博士生聶光臨同學,花費大量精力對全稿進行了認真細致的整理、編輯和校對工作,同時也參考了早期畢業(yè)研究生蘇盛彪、卜曉雪的學位論文。為此向他們致以衷心的感謝。
為了反映國內外相關研究動態(tài),本書參考和采用了不少公開發(fā)表的論文、標準和書籍等資料,在此對這些資料的作者表示感謝。作者知識面、能力及時間有限,書中難免出現錯誤及疏漏之處,誠懇希望讀者在閱讀和使用過程中予以批評指正,以達到共同的進步。