材料物理與性能參數

解析極端材料的微觀力學與宏觀性能

韋伯分佈與斷裂韌性

陶瓷材料的可靠性透過韋伯統計模型進行評估。由於陶瓷內部的微小缺陷分佈具有隨機性,其失效機率 $P_f$ 遵循以下公式:

$$P_f = 1 - \exp\left[-\left(\frac{\sigma}{\sigma_0}\right)^m\right]$$

  • $P_f$:失效機率
  • $\sigma$:施加應力
  • $\sigma_0$:特徵強度
  • $m$:韋伯模數 (Weibull Modulus),代表材料強度的穩定性。

陶金科技透過精確控制燒結工藝,將 $m$ 值提升至 15 以上,顯著優於傳統工業陶瓷。

熱等靜壓 (HIP) 參數

透過高壓惰性氣體(通常為氬氣)與高溫同時作用,消除陶瓷內部的微小孔隙,達到理論密度的 99.9% 以上。

200 MPa

最高工作壓力

2200 °C

最高處理溫度

HIP 處理後的氮化矽 ($Si_3N_4$) 展現出極高的斷裂韌性 ($K_{IC} > 7.5 \, \text{MPa}\cdot\text{m}^{1/2}$),適用於航空發動機軸承。

技術數據表 (Technical Data Sheet)

性能指標 (Property) 氮化矽 (Si3N4) 碳化矽 (SiC) 氧化鋁 (Al2O3) 氮化鋁 (AlN)
莫氏硬度 (Mohs) 9.2 9.5 9.0 8.5
抗壓強度 (MPa) 3500 3900 2500 2000
最高連續使用溫度 (°C) 1400 1650 1750 1100
導熱係數 (W/m·K) 30 120 30 180
熱膨脹係數 (10⁻⁶/K) 3.2 4.0 8.1 4.5