高溫陶瓷材料熱沖擊抗力理論與實(shí)驗(yàn)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(lái)，高溫陶瓷材料都用作高溫領(lǐng)域的主要候選材料，近年來(lái)以ZrB2基陶瓷材料為代表的超高溫陶瓷材料有望成為未來(lái)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(huì)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(píng)定該種材料能否應(yīng)用的重要指標(biāo)。
　　本文通過(guò)對(duì)材料抗熱沖擊評(píng)價(jià)理論的分析，比較了適用于評(píng)價(jià)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(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(cè)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(duì)兩種含有不同第三項(xiàng)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(yàn)，測(cè)量其剩余彎曲強(qiáng)度。在熱沖擊溫差為400℃左右時(shí)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(jiǎn)稱ZSC）相對(duì)于添加AlN的陶瓷材料（簡(jiǎn)稱ZSA）有更好的抗熱沖擊性能，其原因主要有：
　　1、ZSC具有相對(duì)較高的熱導(dǎo)率和相對(duì)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(yàn)中熱載荷因素對(duì)材料性能的影響。計(jì)算了熱沖擊試驗(yàn)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(duì)高