超高溫試驗溫度與應變測量及硼化鋯基陶瓷力學特性測試.pdf

1、超高溫試驗溫度與應變測量及硼化鋯基陶瓷力學特性測試重慶大學碩士學位論文(學術學位)學生姓名：陳校生指導教師：彭向和教授專業(yè)：力學學科門類：工學重慶大學航空航天學院二O一七年三月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要超高溫陶瓷材料通常由一系列第三和第四副族過渡金屬的硼化物、碳化物和氮化物組成。它們的熔點一般在3000℃以上。在超高溫陶瓷材料中，ZrB2表現(xiàn)出獨特的化學穩(wěn)定性、高電導率、高熱導率和抗腐蝕性能，能夠適用于航空航天領域的極端化學和溫

2、度環(huán)境。超高溫陶瓷的熱力學性能測試對其應用非常重要，然而，目前相應的測試裝置尚十分匱乏。目前已經自主研發(fā)了一臺能夠滿足需求的測試裝置，但與溫度測量和應變測量相關的兩大關鍵問題還未解決。在本文中，為了解決這兩個問題，我們初步探索了超高溫下的溫度和應變測量方法及其相應的測量儀器。本文探索的溫度測量方法融合了工業(yè)相機和雙色測溫儀，實現(xiàn)了測試試件感興趣部分表面溫度分布的重建。在該方法中，首先建立了溫度和灰度的函數(shù)關系，該函數(shù)關系中的參數(shù)可通過一

3、次試驗得到的溫度和灰度數(shù)據(jù)確定。利用該關系，整個溫度分布就可由相機采集的灰度圖重建得到。傳統(tǒng)的應變測量方法難以應用于超高溫環(huán)境。一種非接觸式、應用于超高溫下試件軸向變形測量的視頻引伸計方法被提了出來。該方法中，在測試試件上設計了一些特殊標記點，通過工業(yè)相機和相關算法的處理，實時跟蹤標記點位置，確定標距的變化，從而得到軸向變形。為了研究拉伸預應力對ZrB2SiCgraphite試件殘余彎曲強度和熱疲勞壽命的影響，進行了熱震和熱疲勞試驗。對

4、于不同拉伸預應力下的循環(huán)熱震試驗，測量了經歷10次和30次室溫至2000℃之間熱循環(huán)之后的試件殘余彎曲強度。結果表明，經歷10次熱震循環(huán)后，試件的殘余彎曲強度在不同拉伸預應力下并未表現(xiàn)出明顯變化。但在30次熱震循環(huán)的情況下，殘余彎曲強度表現(xiàn)出明顯的降低。在熱疲勞試驗中，不同拉伸預應力下的試件經歷25℃至2000℃之間的熱循環(huán)直至斷裂。結果表明，熱疲勞壽命隨著施加的拉伸預應力增加而顯著降低。在不同拉伸預應力下，斷口的SEM金相圖也顯示出不