可视化高温形变分析技术在无机材料领域研究的应用

一、技术原理

可视化高温形变分析技术，采用光学非接触法测量材料烧结过程形变，结合了高温光学成像技术、高温热处理技术和智能图像计算处理系统，对材料在变温过程中形状、尺寸及物态变化在线实时观测，给出直观、准确的数据及图形报告，可计算出材料的膨胀、收缩、特征温度点等关键参数。

二、技术特点

1. 实时性：采用光学可视化的图形分析手段能够实时观测样品在高温下的形变过程，为研究人员提供及时的实验数据。相比于传统的“盲烧"方法，可视化的烧结方式更加省时省力，事半功倍。

2. 准确性：结合智能化图像处理和数据分析系统，能够提供直观、准确的数据及图形报告。 

3. 普适性：对于规则、不规则形状、脆弱或是泡沫样品在烧结过程中的形变，都能够无损测试。

4. 多维度：能够多维度同步分析高度、宽度和面积变化，尤其适合非等比变化和不规则样品测试。

5. 多功能：不仅可以观测形变，还可以分析样品的尺寸变化、计算线收缩率、体积收缩率、致密度、热膨胀系数等，也可以用于表征烧结点、软化点等特征温度点。有助于全面了解材料的烧结过程的热物性能。

三、在陶瓷领域的研究应用

1、优化烧结工艺：可视化高温形变技术可以实时观测陶瓷材料在高温烧结过程中的形变情况，计算陶瓷材料收缩率、致密度、表观活化能等，从而指导优化陶瓷烧结工艺，如烧结温度、保温时间、升温速率等参数，以达到最佳的烧结效果。降低生产成本，提高产品质量。

2、新型陶瓷材料研发：在新型陶瓷材料的研发过程中，可以用于评估材料的热稳定性、体积收缩率和相对密度等关键性能指标，为材料配方的优化和首届工艺的确定提供实验依据。

3、研究陶瓷材料与低熔点熔体间的高温润湿性：用于观测熔体与固体陶瓷材料间的高温润湿性能、原位熔渗情况等，深入理解熔化、润湿、熔渗的反应机理，从而改进配方或工艺条件来增强性能。尤其适用于热障涂层、环境障涂层、功能涂层的研发。 

 硅熔体与陶瓷涂层高温润湿性能

四、在耐火材料领域的研究应用

1、耐火材料抗渣性研究：在高温熔体存在的情况下，耐火材料的损毁经常是化学侵蚀、机械作用和热应力作用的综合结果，需要提高耐火材料的抗热震性和抗渣性等。利用可视化高温形变测试技术可以研究耐材体系的高温熔渣润湿和渗透性能，从而改进耐材体系的配方，提升抗热震性和抗渣性等。

SiC陶瓷炉渣腐蚀性能

2、高温稳定性评估：耐火材料需要在高温环境下长期使用，因此充分了解并提高其高温性能至关重要。可视化高温形变技术可以实时观测耐火材料在高温下的形变情况，评估其热稳定性、抗蠕变性能等关键性能指标。有助于优化耐火材料的配方和制备工艺，提高其使用寿命和性能稳定性。

五、在金属材料领域的研究应用

1、表征金属熔化过程特征温度点：金属材料在高温环境下会发生软化、熔化、半球化、流动等现象，可视化高温形变技术可以原位观测这些变化发生的温度，表征其特征温度点。

2、分析合金与母材间可焊性：焊接很多现象都与界面润湿行为相关，尤其是合金、陶瓷等材料的高温异质材料的焊接，在高温下很难进行，高温下固-液之间的润湿性对整个焊接体系十分重要。可视化高温形变分析技术可以高效、实时的观测焊料和基板的润湿性、可焊性，合理设计焊料成分，优化焊接工艺参数，提高焊接强度。适用于金属与金属之间、金属与陶瓷之间、玻璃与其他材料等体系。

六、技术总结

可视化高温形变分析技术对陶瓷、耐火和金属材料的研究、开发和生产具有重要指导意义。该技术不仅能够实时观测材料在高温下的形变情况，提供直观、准确的实验数据；还能够为材料的配方优化、工艺改进和性能评估提供有力支持。

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