Высокочастотная керамика относится к материалам с хрупким разрушением. Пределы упругости практически совпадают. Отмечается большая разница в прочности, которая зависит от вида нагрузки и может быть вызвана различными причинами, например внутренними напряжениями, микротрещинами и др.
Причиной возникновения внутренних напряжений, снижающих механическую прочность при воздействии внешней нагрузки, является многофазность -керамики. Если керамика состоит только из двух фаз — кристаллической и стекловидной, то внутренние напряжения зависят от степени анизотропии этих фаз. Можно считать, что уменьшение размеров элементарных кристаллов приводит к повышению механической прочности керамики.
Численные значения механической прочности керамики в большей мере определяются методикой испытания. Важное значение при механической нагрузке имеет степень равномерности распределения усилий по сечению изделия или образца. При внецентренном -растяжении результаты будут сильно различаться. При испытаниях, на сжатие для непришлифованных поверхностей результаты могут различаться в три раза.
Наиболее воспроизводимой из механических характеристик является предел прочности на изгиб.
Для стеатитовой керамики марки Б-17 временные сопротивления на растяжение, сжатие и при статическом изгибе соответственно равны 47,0; 22,0 и 130,0 ... 150,0 МПа. удельная ударная вязкость — 3 Дж/м2, а модуль упругости 0,12-10_6МПа.
Отмечается уменьшение механической прочности цилиндрических образцов фарфора при увеличении площади сечения для различных видов деформации в сравнении с прочностью стандартных образцов. Наименее подвержены изменениям значения прочности в зависимости от площади сечения при испытаниях на сжатие, а наиболее — при испытаниях на изгиб. Снижение предела прочности при увеличении площади сечения объясняется неоднородностью структуры материала (масштабный фактор) .
Известно также влияние на прочность керамики поверхностных микротрещин. Процесс разрушения тела под нагрузкой начинается с удлинения трещины. Микротрещины возникают вследствие коррозии и абразивных повреждений. Причиной может явиться углубление между элементарными кристаллами.
Влиянием трещин можно объяснить и зависимость механической прочности от формы образца. Например прочность при статическом изгибе уменьшается при переходе от цилиндрического к прямоугольному образцу с 250 до 169 МПа.
Приведенная зависимость объясняется увеличением неравномерности внутренних напряжений в прямоугольном образце.
Упрочнение керамики достигается устранением трещин с поверхности посредством закалки, травления или покрытия специальными пленками (глазурями).
Глазурование поверхности стеатита марки Б-17 составом с близким значением ТКЛР повышает предел прочности на изгиб с 130... 140 до 150... 160 МПа.
При воздействиях температуры, на стеатит Б-17 добавочные внутренние напряжения возникают начиная с 800° С.
Более существенна зависимость прочности керамики от термоудара, стойкость к которому определяется эмпирической формулой
где а — ТКЛР, Е' — модуль Юнга; λ — удельная теплопроводность; р — плотность; с — удельная теплоемкость.
Как следует из уравнения, термическая стойкость тем выше, чем больше прочность на растяжение и теплопроводность и чем меньше ТКЛР, плотность и теплоемкость материала. В основе описанного явления также лежат процессы образования внутренних термоупругих напряжений.
