一、線性尺寸變化率（Permanent Linear Change, PLC）

檢測(cè)原理

標(biāo)準(zhǔn)化方法

• 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：參照ASTM C113（耐火材料）、ISO 2477（隔熱制品）等；
• 設(shè)備要求：高溫爐（控溫精度±2℃）、精密游標(biāo)卡尺（分辨率0.01mm）；
• 樣品制備：切割成25×25×150mm標(biāo)準(zhǔn)條狀，表面拋光消除邊緣效應(yīng)。

數(shù)據(jù)解讀

• PLC>0：材料膨脹主導(dǎo)，可能因結(jié)晶相變或孔隙閉合；
• PLC<0：收縮顯著，常見于燒結(jié)致密化或分解反應(yīng)；
• 合格閾值：通常要求|PLC|≤1%（如耐火磚），軍工材料需≤0.5%。

二、熱膨脹系數(shù)（Coefficient of Thermal Expansion, CTE）

動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測(cè)試

• 靜態(tài)法：通過(guò)熱機(jī)械分析儀（TMA）記錄升溫過(guò)程中位移量，適用溫度范圍-150~1500℃；
• 動(dòng)態(tài)法：激光干涉儀非接觸測(cè)量，精度達(dá)±0.1μm/m，用于超高溫（>2000℃）場(chǎng)景。

關(guān)鍵參數(shù)

• 平均CTE（α）：?=1?0⋅Δ?Δ?α=L0?1?⋅ΔTΔL?
• 瞬時(shí)CTE曲線：揭示玻璃化轉(zhuǎn)變（高分子材料）或相變臨界點(diǎn)（如石英573℃α-β轉(zhuǎn)變）。

應(yīng)用案例

• 多層陶瓷電容器（MLCC）：要求各層CTE匹配度>95%，防止熱分層；
• 航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片：CTE梯度設(shè)計(jì)降低熱應(yīng)力。

三、殘余應(yīng)力分析

檢測(cè)技術(shù)對(duì)比

工程意義

• 高溫合金部件：殘余拉應(yīng)力>200MPa需退火處理；
• 陶瓷涂層：壓應(yīng)力設(shè)計(jì)（-300MPa級(jí)）可提升抗熱震性。

四、微觀結(jié)構(gòu)演變關(guān)聯(lián)分析

多尺度表征手段

1. • 晶粒生長(zhǎng)：1400℃下Al?O?晶粒尺寸超過(guò)5μm將導(dǎo)致強(qiáng)度下降30%；
   • 裂紋萌生：SiC纖維在循環(huán)熱沖擊下界面脫粘（臨界應(yīng)力1.2GPa）。
2. • 莫來(lái)石（3Al?O?·2SiO?）含量>60%時(shí)，耐火度提升至1650℃；
   • 高溫分解產(chǎn)物（如MgO→MgCO?）引發(fā)體積膨脹。
3. • 分解吸熱峰：碳酸鹽類材料在600~800℃失重；
   • 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）：環(huán)氧樹脂Tg每升高10℃，使用溫度上限擴(kuò)展15℃。

五、加速老化測(cè)試

極端條件模擬

• 梯度熱循環(huán)：以50℃/min速率在200~1200℃間循環(huán)100次，檢測(cè)疲勞損傷；
• 氣氛控制：含硫廢氣環(huán)境下測(cè)試不銹鋼氧化增重（mg/cm²·h）；
• 數(shù)據(jù)建模：基于Arrhenius方程推算材料在長(zhǎng)期使用中的形變累積。

六、行業(yè)應(yīng)用差異

1. • 檢測(cè)重點(diǎn)：CTE各向異性≤5%，銀電極共燒收縮匹配度；
   • 失效案例：端電極收縮差異0.3%導(dǎo)致分層開裂。
2. • C/C復(fù)合材料：要求1600℃下PLC≤0.02%，孔隙率<8%；
   • 涂層剝落檢測(cè)：聲發(fā)射技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)嵴鹪囼?yàn)中的失效信號(hào)。
3. • 高溫壓縮永久變形（ASTM D395）：150℃×22h壓縮率恢復(fù)度需>80%；
   • 氟橡膠（FKM）在200℃老化后硬度變化ΔShore A≤10。

結(jié)語(yǔ)