熱-力-氧環(huán)境下超高溫陶瓷微結(jié)構(gòu)表征及力學(xué)性能研究.pdf

1、超高溫陶瓷材料在高溫環(huán)境下，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能，是非燒蝕性熱防護(hù)材料的一種。在超高溫陶瓷材料的家族中，ZrB2材料有著最小的理論密度，廣泛應(yīng)用在航空航天鄰域。在服役過(guò)程中，材料常常承受著熱/力/氧極端惡劣的環(huán)境，研究材料在這種環(huán)境下的力學(xué)性能及其力學(xué)性能演化的機(jī)制對(duì)于提高材料的使用可靠性至關(guān)重要。
　　首先研究了超高溫陶瓷室溫及高溫環(huán)境下的單軸拉伸實(shí)驗(yàn)方法。在參考ASTM等國(guó)內(nèi)外關(guān)于陶瓷材料的拉伸標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建立了超高

2、溫陶瓷室溫及高溫?zé)o氧環(huán)境拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法，通過(guò)有限元計(jì)算及室溫、高溫?zé)o氧環(huán)境下的拉伸實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了方法的科學(xué)合理，同時(shí)得到了材料的本征強(qiáng)度。
　　然后研究了預(yù)氧化對(duì)超高溫陶瓷室溫拉伸強(qiáng)度的影響。發(fā)現(xiàn)在1200℃、30min預(yù)氧化條件下，材料的拉伸強(qiáng)度最高；在1000℃、30min預(yù)氧化條
　　件下，材料的強(qiáng)度最低。由掃描電鏡和能譜測(cè)試，分析了氧化對(duì)室溫強(qiáng)度的影響機(jī)制，結(jié)果表明，當(dāng)氧化產(chǎn)物對(duì)材料表面微缺陷的彌合作用大于由于氧化產(chǎn)

3、生新孔洞對(duì)材料強(qiáng)度的衰減作用時(shí)，強(qiáng)度有所提高；反之，則強(qiáng)度有所降低。
　　最后研究了熱/力/氧環(huán)境對(duì)超高溫陶瓷拉伸強(qiáng)度的影響。在建立的熱/力/氧環(huán)境下超高溫陶瓷拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，由正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲取了控制材料力學(xué)性能的關(guān)鍵環(huán)境控制參數(shù)，得出溫度對(duì)強(qiáng)度的影響最大，氧化應(yīng)力對(duì)強(qiáng)度的影響最小。并且發(fā)現(xiàn)，在800℃-10min-60MPa時(shí)，強(qiáng)度最大；在1000℃-30min-0MPa時(shí)，強(qiáng)度最小。由掃描電鏡和能譜測(cè)試，發(fā)現(xiàn)氧化對(duì)