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耐急冷急热性能检测

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发布时间：2025-06-02 08:11:09 更新时间：2025-06-01 08:11:09

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

耐急冷急热性能检测

耐急冷急热性能，也称为抗热震性或耐热冲击性，是材料（尤其是陶瓷、玻璃、耐火材料及部分金属涂层）在经历剧烈温度变化（如急速加热后急速冷却，或反之）时抵抗开裂、剥落、变形或性能衰减的能力。这一特性对于在极端温度波动环境中服役的材料至关重要，例如厨房用具、发动机部件、建筑幕墙玻璃、管道内衬等。该性能的优劣直接关系到产品的使用寿命、安全性和可靠性。因此，通过标准化的检测手段来评估材料的耐急冷急热性能，是材料研发、质量控制和产品选型的重要环节。

主要检测项目

耐急冷急热性能检测的核心目标在于评估材料抵抗热应力导致的破坏能力。主要检测项目通常包括：

临界温度差测定（ΔT_c）：材料在经历一次或多次特定温度差（高温T_h与低温T_c之差）的热冲击后，不发生破坏所能承受的最大温差ΔT_c。这是衡量抗热震能力最直接的指标。
热冲击循环次数：在设定的恒定高低温温度差（ΔT）下，材料能够承受多少次冷热交替循环直至发生失效（如开裂、断裂、剥落或性能指标下降至设定阈值）。
热震后残余强度/性能保持率：材料在经受规定次数的热冲击循环后，测量其机械强度（如抗折强度、抗压强度）或关键物理性能（如气密性、透光率、电性能）的变化率或保留率。
失效模式观察与分析：通过目视、显微镜（光学显微镜、电子显微镜）等手段，观察材料在热冲击后表面及内部的裂纹形态、扩展路径、剥落情况等，分析其失效机理。

常用检测仪器

进行耐急冷急热性能检测需要特定的设备来精确控制温度循环过程：

热震试验机（Thermal Shock Tester）：这是最核心的设备，主要有两种类型：
- 双槽式热震仪：配备一个高温（如油浴、加热炉）槽和一个低温（如冰水、冷水）槽。样品通过机械臂在热槽和冷槽之间快速转移。
- 单槽式（风冷/气淬）热震仪：样品固定在一个高温炉膛内，加热到设定温度后，快速向炉膛内通入冷空气或惰性气体进行强制冷却，实现快速降温。
高温炉或恒温液浴：提供精确控温的加热环境。
低温液浴（如冰水槽、冷水槽）或冷却系统：提供精确控温的冷却环境。
机械传输系统：在双槽式设备中，实现样品在热槽和冷槽间的快速、平稳转移。
温度控制系统与记录仪：精确设定和控制高低温温度点、保温时间、冷却速率、循环次数等参数，并实时记录样品温度变化曲线。
强度测试机（如万能材料试验机）：用于测试热冲击前后样品的机械强度。
显微镜：用于失效观察。

主要检测方法

耐急冷急热性能的检测方法需要根据材料特性、应用场景及标准要求进行选择和参数设定。基本流程如下：

样品制备：按照相关标准要求制备规定形状和尺寸的试样。
初始性能测试（可选）：对未经历热冲击的样品进行基线性能测试（如强度测试）。
设定试验参数：
- 高温点（T_h）：通常高于材料实际使用温度上限。
- 低温点（T_c）：通常为室温（~25°C）或更低（如0°C, 冰点）。
- 保温时间（t_h, t_c）：确保样品中心达到设定温度。
- 转移时间：样品从热环境转移到冷环境（或反之）的时间，要求尽可能短（几秒内），以模拟急冷急热条件。
- 循环次数（N）
进行热冲击循环：
- 将试样放入高温环境，保温规定时间t_h。
- 快速转移至低温环境，保温规定时间t_c。
- 重复上述步骤至预定循环次数N。
检测与评估：
- 观察：每次或指定次数循环后，检查试样表面是否有裂纹、剥落等失效现象。
- 性能测试：达到设定循环次数后，测试试样的残余强度或其他关键性能。
- 失效分析：对失效样品进行微观结构分析。
结果判定：根据标准规定（如是否开裂、强度损失率、循环次数是否达标）判定样品是否合格或评估其抗热震等级。

相关检测标准

不同材料和应用领域有不同的耐急冷急热性能检测标准，以下列举一些常见的：

国际标准：
- ISO 10545-9: 陶瓷砖 - 抗热震性的测定。
- ISO 11475: 建筑玻璃 - 耐热冲击性的测定。
- ISO 28706-2: 搪瓷 - 耐热急变性的测定 - 第2部分：搪瓷覆盖层。
- ASTM C1525: 整体陶瓷耐热冲击性能的标准试验方法。
- ASTM C484: 瓷砖釉面抗热冲击性的标准试验方法。
- DIN EN 993-11: 致密定形耐火制品的试验方法 - 第11部分：抗热震性的测定（水急冷法）。
中国国家标准 (GB/T)：
- GB/T 3297-2008: 日用陶瓷器抗热震性测定方法。
- GB/T 3810.9-2016: 陶瓷砖试验方法第9部分：抗热震性的测定 (等同采用ISO 10545-9:2013)。
- GB/T 16925-1997: 玻璃及其制品抗热震性试验方法。
- GB/T 30873-2014: 耐火材料抗热震性试验方法。
行业及企业标准：各行业（如汽车、家电、半导体）及大型制造企业往往有更具体、更严格的内控标准。