现代工业、国防、航空航天、智能化技术的发展离不开先进陶瓷材料的发展,而陶瓷材料的发展和性能提高依赖于评价与表征技术的发展。虽然陶瓷材料具有脆性大、抗冲击性能差等弱点,但它具有高强度、高模量、高硬度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等众多优点,使得它在很多特殊领域成为无可替代的材料。尤其是它具有很高的比强度(强度与密度之比)和比模量(弹性模量与密度之比),在航天和航空领域显得非常重要。先进陶瓷不仅包含能在特殊条件下保持良好力学性能的结构陶瓷,也包含各种应用于能量转换、信息处理、环境改善的功能陶瓷。无论何种陶瓷材料,结构功能一体化和使用安全性都是至关重要的。在陶瓷部件的设计和使用中,必须对材料的力学性能和服役可靠性有充分的了解,才能保证这类脆性材料构件在使用中的安全,防止突发性和灾难性的事故发生。因此,陶瓷力学性能测试与评价在工程应用中越来越重要。
近几十年来,随着先进陶瓷在国内外的快速发展,陶瓷材料常规力学性能测试技术也得到了相应的发展,并制定了一系列国际和国内标准。但是在实际工程和材料研发中还是存在一些空白和薄弱环节,特别是对于特殊环境下的陶瓷材料和陶瓷涂层的性能评价等领域,基本上属于研究空白,例如陶瓷与其他固体材料的界面结合强度的评价,陶瓷异形构件的性能评价,陶瓷构件在服役状态下的残余性能评价,超高温极端环境下材料力学性能的评价,陶瓷涂层的模量、强度、界面结合强度以及涂层残余应力等评价与测试均为薄弱环节甚至空白。
作者几十年来一直从事脆性材料力学性能表征与评价研究工作,对于陶瓷材料的力学性能进行了较广泛的研究,从静态到动态力学性能,从常温到高温再到超高温环境以及多因素耦合环境的力学性能测试与相关仪器设备的研发,在测试技术和方法上积累了较丰富的经验,并制定了一系列的国际标准和国家标准。为尽快与行业专家以及科技工作者共享陶瓷测试领域的新技术,本书力求对非常规或非标的力学性能评价新技术和技巧给予重点介绍,例如采用相对法评价和测试极端环境的材料力学性能和陶瓷涂层的性能具有事半功倍的效果,特别是对于工程实际中一些过去无法解决的性能评价问题具有实用价值。
《先进陶瓷力学性能评价方法与技术》一书在笔者长期研究的基础上,结合现行国家标准和规范,系统地介绍了先进陶瓷的力学性能评价技术以及特殊条件下的检测和预测技巧。这些工作也聚集了中国建材检验认证集团中央研究院同事和研究生们的心血,感谢他们辛苦的编辑工作和对本书的贡献。在书稿内容的研究、编辑和整理过程中得到研究院的万德田、刘小根、田远、邱岩、王艳萍、潘瑞娜等同事的大力支持,同时,研究生聂光临、马德隆等人做了大量的编辑稿件工作,特别是博士生聂光临同学,花费大量精力对全稿进行了认真细致的整理、编辑和校对工作,同时也参考了早期毕业研究生苏盛彪、卜晓雪的学位论文。为此向他们致以衷心的感谢。
为了反映国内外相关研究动态,本书参考和采用了不少公开发表的论文、标准和书籍等资料,在此对这些资料的作者表示感谢。作者知识面、能力及时间有限,书中难免出现错误及疏漏之处,诚恳希望读者在阅读和使用过程中予以批评指正,以达到共同的进步。