【正确答案】总的来说,相对于金属材料和高分子材料而言,陶瓷材料显得硬而脆,这是由其原子之间键合的类型所决定的。陶瓷材料原子之间通常是由离子键、共价键所构成的。在共价键合的陶瓷中,原子之间是通过共用电子对形式进行键合的,具有方向性和饱和性,并且其键能相当高。在塑性变形时,位错的运动势必会破坏原子间的共价键合,其点阵阻力(P-N力)很大。因此,共价键合的陶瓷表现为硬而脆的特性。而对离子键合的陶瓷材料则分为两种情况:单晶体(如NaCl,FeO等)在室温压应力作用下,可承受较大的塑性变形,然而,对于离子键的多晶陶瓷,往往很脆,且易在晶界形成裂纹,这是因为离子晶体要求正负离子相间排列。在外力作用下,当位错运动一个原子间距时,由于存在巨大的同号离子的库仑静电斥力,致使位错沿垂直或平行于离子键方向很难运动。但若位错沿45°方向而不是沿水平方向运动,则在滑移过程中,相邻晶面始终由库仑力保持相吸,因此具有相当好的塑性。然而,多晶体陶瓷变形时,要求相邻晶粒变形相互协调、相互制约,由于陶瓷的滑移系较少而难以实现,以至在晶界产生开裂现象,最终导致脆断。
另一方面,烧结合成的陶瓷材料在加热冷却过程中,由于热应力的存在,往往导致显微裂纹的产生;由于腐蚀等因素也会在其表面形成裂纹,因此在陶瓷材料中先天性裂纹或多或少地总是存在。在外力作用下,在裂纹尖端会产生严重的应力集中。按照弹性力学估算,裂纹尖端的最大应力可达到理论断裂强度;何况陶瓷晶体中可动位错少,位错运动又困难,故一旦达到屈服强度往往就脆断了。当然,在拉伸或压缩的情况下,陶瓷材料的力学特性也有明显的不同,通常陶瓷的压缩强度总是高于抗拉强度。
【答案解析】