高溫陶瓷材料熱沖擊抗力理論與實驗研究.pdf

1、高溫陶瓷材料具有優(yōu)異的力學(xué)、熱物理性能以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性，一直以來，高溫陶瓷材料都用作高溫領(lǐng)域的主要候選材料，近年來以ZrB2基陶瓷材料為代表的超高溫陶瓷材料有望成為未來可返回飛行器最具前景的結(jié)構(gòu)材料。然而高溫陶瓷材料在服役環(huán)境下會受到由于溫度劇變產(chǎn)生的熱沖擊影響，所以其抗熱沖擊性能的好壞是評定該種材料能否應(yīng)用的重要指標(biāo)。
　　本文通過對材料抗熱沖擊評價理論的分析，比較了適用于評價ZrB2基高溫陶瓷材料抗熱沖擊性能的各種抗熱沖擊

2、因子R，通過實驗驗證了熱應(yīng)力斷裂理論適用性。研究裂紋擴(kuò)展與陶瓷材料熱沖擊抗力之間的影響關(guān)系進(jìn)行了分析，利用Viker壓痕法和包絡(luò)線法測定裂紋擴(kuò)展阻力R曲線，得出了兩種材料體系熱沖擊抗力差異的機(jī)理。
　　本文針對兩種含有不同第三項添加物的ZrB2-SiC材料體系，在200~1500℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱沖擊試驗，測量其剩余彎曲強(qiáng)度。在熱沖擊溫差為400℃左右時該兩種材料體系剩余強(qiáng)度發(fā)生突降。從剩余強(qiáng)度隨溫差變化曲線可以看出，添加石墨的陶瓷材

3、料（簡稱ZSC）相對于添加AlN的陶瓷材料（簡稱ZSA）有更好的抗熱沖擊性能，其原因主要有：
　　1、ZSC具有相對較高的熱導(dǎo)率和相對較低的熱膨脹系數(shù)；
　　2、石墨的引入增加了軟相的份額，能夠消耗掉引起裂紋擴(kuò)展的能量，所以ZSC具有更為明顯的上升阻力曲線和更好的抗熱沖擊性能。
　　本文分析了熱沖擊試驗中熱載荷因素對材料性能的影響。計算了熱沖擊試驗的Biot數(shù)值。分析了材料表面粗糙度、表面氧化、材料組分以及顯微結(jié)構(gòu)對高