陶瓷材料的使用功能取决于材料的理化性能。弹性模量E这一重要物理量，是表示材料在拉伸或压缩时抵抗弹性变形的能力。  ，即在弹性限度内纵向应变  与正应力  成正比。而物体能承受的最大温差  最大总是和E成反比。根据陶瓷材料的弹性模量可间接地衡量其机械性能及热稳定性。而在陶瓷有关机理研究中就更需要这一物理量的测定。目前虽然可以在国外文献中查到某些陶瓷材料弹性模量的数值，但测定方法介绍得不多，国内既无现成仪器，又无测定方法的报道。鉴于需要，我们利用本所西德NETZSCH公司产的抗折仪主机设计配置了有关附件，进行了弹性模量的测定试验，试验结果表明，改装的弹性模量测定仪，性能稳定准确可靠，为陶瓷材料弹性模量的测定提供了条件。 
当传热系数h值大时 一、装置与原理  当h十分小时  一、装置与原理 图5-1为弹性模量测定装置示意图。我们增设的附件是安装与拆卸方便的C2-6A磁性表座（11），能靠其自身的磁力牢固地装在主机的滑动导板上，保证了测量挠度的精确度。又在该表座上装了千分表（12），用以测量试样（13）受外力作用时产生的挠度差值Y，即应变量。  其余为主机部分，用以准确控制荷载量。动力开关（1）控制滑动砝码（2）的荷载量，其荷载量通过负载传动系统（3）和负载支架（4）加到试样的中点1/2L处。由负载指示器（5）把其所在标尺（6）的位置显示出来，便可直接读出每次递增的荷载量P（公斤数）。 如图5-2所示，试样两端支点――试样支座（9）两者之间，其跨距为L，千分表所测量挠度点距支点的距离为X。则O<X<1/2L。本装置取L=15cm；X=6cm；试样的横截面，其宽为b约1.5cm，其高为h约0.5cm。 根据材料力学得知，该装置其试样的惯性矩为  …… （1） 挠度Y=  …… (2) 将（1）代入（2），整理得： E=  式中E为弹性模量（kg/cm2）。 P为递增荷载量（Kg）。 Y为递增荷载量对应的挠度差值，（cm）。（注意：如图5-2所示，试样产生的挠度总是在座标原点以下，测得的Y值为负数） 二、测定方法 （1）试样的制备 因为本实验要精确测量挠度值，所以要求试样做成长而薄的长条状试体，在制做时须特别小心，注意试条下面要铺垫平整，使烧成后的试样变形量最小。烧结好的结构均匀的试样，必须用磨片机磨平，无凹凸，无缺边，无楔形。加工后的试样长（L）>15cm，宽（b）1.5cm左右，高(h)0.5cm左右。加工好的试样用游标卡尺（精度0.02mm）将b和h准确量度好，记录备计算用。 （2）荷载的量程与速度的选择： 由材料力学可知，温度和速度直接影响着材料力学的性质。为有可比性起见，测定时的温度要固定在常温下进行；增加荷载的速度亦固定不变。对上述尺寸的瓷质试样，因抗折强度比较大，荷载量程可选择0至15公斤，即将滑板（7）固定在如图5-2的位置。将齿轮发动机（8）拨到荷载速度最慢“1”字的位置上。这时荷载增加速度为0.08Kg/秒。实验中荷载的递增量可取P=2Kg。（陶质试样，由于抗析强度低，须改变荷载量程到0至7.5Kg。荷载速度减至0.4Kg/秒。递增荷载量可取P=1公斤或0.5公斤）。 （3）试样的放置与千分表的调试： 测定前要把试样按图5-1中试样（13）的位置放置好。调好零点，即负载指示器调至0位；校正器（10）调至相对两端点呈水平位置，如图5-1所处的待测状态。 然后将千分表调至X=6cm处。并使其呈现的读数多于估计的荷载总重量时所产生的总挠度值（指绝对值）。记录初始千分表的读数。 （4）递增荷载量P的控制及挠度差值Y的测定：本试验必须在试样的弹性限度内进行测定，否则，一旦超过弹性限度则出现Y值的骤然大幅度激增，随即试样折断，无法继续测定。 测定时首先将动力开关（1）扳到“开“的位置，注视负载指示器（5）在标尺（6）上的位置，当荷载恰好增加2公斤时，立即将（1）扳到“关”的位置，停止加载。把千分表的变动，即挠度差值Y记录下来。如此操作，每增加2公斤，即P=2Kg，记录一次挠度差值Y。要确保测得的Y值在四次以上。第一次测得的Y值仅作参考。 将荷载全部撤除。待千分表大体恢复原状后，同第一次测定方法相同，记录下第二次测定的挠度差值Y，并求其算术平均值，代入公式计算。 第一次测得的挠度差值不能用，是因为第一次加载时，试样与仪器各接触部位之间有可能有不靠实的情况，进行第二次以后的测定才能消除上述可能产生的影响因素，使测定结果更加准确可靠。 三、数据处理及分析 （1）数据处理，本装置一次测定一个试样。只有在连续加载递增量P同所测得的对应挠度差值Y之间呈简单的线性关系时，方可求Y的算术平均值，代入公式计算E的值，否则其数据应弃置不用。 此外，一个样品要求最少三、四个平行试样。 （2）测定的数据及分析：本装置自82年下半年开始组装，虽然做过一些样品，但数量还不多。然而，从测得的数据来看，（见表1）它能反映出性能的基本规律，可以和材料的其他指标一起，做为衡量某种材料性能的依据之一。如通过对滑石瓷和高石英瓷弹性模量和热稳定性的测定，发现高石英瓷比滑石瓷弹性模量普遍较低，而热稳定性普遍较高。我们知道，热稳定性与弹性模量有如下的关系： T=  (式中P为材料的强度极限，K为导热率，  为热膨胀系数E为弹性模量，n为给定条件的常数)。两种瓷的P.K.  是基本相似的，因此弹性模量的差异就成了影响两种瓷热稳定性的重要因素，弹性模量越小，热稳定性越高。我们还对江苏宜兴和山东淄博的缸器做了弹性模量和热稳定性的测定，也发现宜兴缸热稳定性好，风惊缺陷少，弹性模量低，而淄博的缸器则相反，热稳定性不好，弹性模量高，这和上述两种瓷的规律是一样的。从上述实测事例可以看出，弹性模量的测定是符合客观实际的，因此认为方法是可靠的。 表1 不同材质、不同工艺条件的弹性模具 | | 样品名称 | 工艺条件 | 弹性模量E×106 (kg/cm2) | | 样品名称 | 弹性模量E×106 (kg/cm2) | 荷载量程0至15公斤速度0.08公斤/秒 | 高石英瓷 | 1280℃ | 0.7195 | 荷载量程0至7.5公斤。速度0.04公斤/秒 | 宜兴上缸 | 0.279 | 1310℃ | 0.853 | 宜兴下缸 | 0.226 | 1340℃ | 0.9015 | 淄陶大缸 | 0.356 | 1360℃ | 0.8874 | 洪陶大缸 | 0.341 | 滑石瓷 | 1280℃ | 0.830 | 福陶缸 | 0.346 | 1310℃ | 1.010 | 意大利石砖 | 0.1725 | 1330℃ | 1.070 | | |
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