试样厚度对ZrB2基超高温陶瓷抗热冲击性能的影响

理论推导了平板材料热冲击过程中瞬时温度分布和热应力分布.通过实验研究了ZrB2-20%SIC-10%AIN(ZSA)超高温陶瓷基复合材料的热物理性能、力学性能和其热冲击开裂过程,确定了不同厚度试样热冲击开裂的临界温差;随着试样厚度的增加,热冲击开裂的临界温差逐渐降低.通过理论计算的分布曲线和实验数据点的比较,预测了不同试样厚度的ZSA陶瓷基复合材料热冲击时的表面换热系数值,并计算了不同厚度试样热冲击过程中表面热应力随时间的变化关系,发现厚度为1mm的平板在其临界温差480℃下热震时,表面达到最大热应力所用的时间最短,然后热应力的降低速度也最快.     

试样厚度对ZrB2基超高温陶瓷抗热冲击性能的影响EI

理论推导了平板材料热冲击过程中瞬时温度分布和热应力分布.通过实验研究了ZrB2-20%SIC-10%AIN(ZSA)超高温陶瓷基复合材料的热物理性能、力学性能和其热冲击开裂过程,确定了不同厚度试样热冲击开裂的临界温差;随着试样厚度的增加,热冲击开裂的临界温差逐渐降低.通过理论计算的分布曲线和实验数据点的比较,预测了不同试样厚度的ZSA陶瓷基复合材料热冲击时的表面换热系数值,并计算了不同厚度试样热冲击过程中表面热应力随时间的变化关系,发现厚度为1mm的平板在其临界温差480℃下热震时,表面达到最大热应力所用的时间最短,然后热应力的降低速度也最快.     

超高温抗氧化复合材料研究进展

超高温抗氧化材料技术是制约新一代可重复使用液体火箭发动机技术发展的一项重要关键技术．为此国外近年来大力发展超高温(2200～3000℃)抗氧化材料技术。综述了国外新一代可重复使用液体火箭发动机用超高温抗氧化材料的研究进展,主要包括难熔金属及合金、难熔陶瓷材料、难熔碳化物、难熔硼化物和抗氧化C／C复合材料。最后指出了超高温抗氧化材料技术的研究方向。     

硼化锆基超高温陶瓷材料的研究进展

由于在极端环境中具有优异的物理化学性能,超高温陶瓷成为未来高超声速飞行和可重复使用运载飞船领域最具前途的候选材料之一。本文对硼化锆基超高温陶瓷材料粉体合成、烧结致密化和高温热机械性能(主要为抗氧化和抗烧蚀性能)研究方面作了综合评述,对材料研究和应用方面存在的问题作了初步总结,期望能够为推动超高温陶瓷材料的实际应用起到一定的指导意义。     

微裂纹复相陶瓷材料的抗热震机制

简要评述了材料内自发微裂纹对抗热震性能的影响及理论评价误差,定性分析了微裂纹化复相材料的抗热震行为机制。     

抗热冲击微晶玻璃的红外辐射性能

本文给出了Ｌｉ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统抗热冲击微晶玻璃的红外辐射光谱，根据该微晶玻璃的组成与结构，探讨了其红外辐射机理。认为，抗热冲击微晶玻璃具有平直且宽广的红外辐射光谱曲线是由于其含有几种红外辐射光谱各异且互补的晶相。该微晶玻璃在低于７５０℃条件下的结构和晶相不发生变化，因而具有稳定的高发射率。     

具有微孔洞结构陶瓷材料热冲击实验研究

对微孔洞体积含量分别为5％（密实材料）,10％,20％和30％（微孔洞结构材料）的四种氧化铝陶瓷材料通过水冷却的实验法进行了热冲击实验。实验结果表明无论从裂纹的起始模式,还是裂纹扩展程度,都表明具有微孔洞结构的陶瓷材料比其对应的密实材料有着较好的抗热冲击性能。     

热冲击作用下的陶瓷材料破裂过程数值分析

运用热传导和热2力耦合的相关理论 , 借助统计分布来考虑陶瓷中存在的微孔洞和微裂隙 ; 建立了一种可以模拟陶瓷遭受热冲击作用下的裂纹萌生、 扩展过程的数值模拟方法 , 并通过材料破坏过程分析系统 (RF2PA , Realistic Failure Process Analysis) 加以实施。该数值方法基于细观非均匀性假设 , 突破了以往连续介质力学视陶瓷为均匀介质的假设 , 并从细观损伤角度考虑陶瓷热冲击破坏演化的过程。运用该方法对三面绝热、 一面受热冲击的平板状陶瓷材料的破裂过程进行了数值试验。结果表明 : 起始裂纹发端于受热冲击表面 , 且在初始的裂纹萌生阶段 , 在受热冲击表面产生一系列无序的裂纹 ; 但随着时间的延续 , 裂纹逐渐演变成多条近乎平行的、沿受冲击表面内法向方向扩展的主裂纹 , 其中一些裂纹的发展受到了屏蔽 , 这一结果与试验结果吻合较好。本数值方法为相关研究提供了新的思路。      

陶瓷材料热冲击开裂机理与裂纹间距预报

该文研究陶瓷材料热冲击开裂机理和热冲击裂纹的分布规律。1mm厚的99Al2O3陶瓷薄片的水淬实验显示：裂纹间距随热冲击温差增大而减小,在同一热冲击温差下,5个试件中的各个裂纹间距与平均间距的偏差不超过7%。理论上,结合传热学和力学方法,计算了热冲击过程中试件的瞬态温度场和应力场,阐述了陶瓷材料热冲击条件下的开裂机理。以裂纹间距和深度作为变量,利用最小能量原理,发展了热冲击裂纹间距预报的有限元方法。由于从文献获得的毕渥数数据分散度很大,并且难以直接测量,因此发展了“间接测量法”,逆向估计了实验过程中的毕渥数,并在其他温度点获得了与实验吻合很好的裂纹间距数值预报结果。该文的研究对深入理解陶瓷材料的热冲击失效机制,对陶瓷材料的改性和研制有重要的意义。     

碳毡/碳复合材料超高温力学性能实验研究

利用改进的快速通电加热测试技术,模拟碳毡／碳复合材料的超高温工作环境,对其高温下的拉伸、压缩力学性能进行了全面的测试,并计算了材料在不同温度下的抗热应力系数．结果表明,材料的模量和强度在一定范围内随温度的升高而增加．材料的拉伸性能ＸＹ向优于Ｚ向,而压缩性能Ｚ向优于ＸＹ向．材料的抗热震性能随温度升高变化平稳,ＸＹ向的抗热震性能优于Ｚ向．     

热震对ZrO2陶瓷弯曲强度和显微结构的影响

研究了6YSZ、(6Y-Mg)-ZrO2和6YSZ-MgAl2O4复相材料热震处理对力学性能和微观结构的影响.通过XRD和SEM对材料物相和结构的表征,阐明了6YSZ陶瓷在热处理后断裂特性突变的机理.实验结果表明,ZrO2陶瓷在1200～1400℃高温热震处理后,由于热韧化和马氏体相变会出现重烧结,使材料弯曲强度热增大;ZrO2与少量不共溶MgAl2O4形成的复相材料在高温热震处理后会出现明显的热失配现象,使材料的力学性能下降.     

前驱体热解氮化硼/碳化硅复相泡沫陶瓷的抗氧化与高温隔热性能研究

以聚碳硅烷(PCS)和三甲胺基环硼氮烷聚合前驱体(PBN)进行共聚合制得复合前驱体, 以此为原料采用高压裂解发泡技术制备了一种氮化硼/碳化硅(BN/SiC)复相开孔泡沫陶瓷. 由包含不同比例组分的起始前驱体所制得的泡沫陶瓷的孔隙直径在1~5 mm, 体积密度在0.44~0.73 g/cm³之间. 对该陶瓷材料的微观结构和性能的研究表明, 由于BN相的引入使得BN/SiC复相泡沫陶瓷在800~1100℃的抗氧化性能有了显著的提高; 其压缩强度随着引入BN比例的增加而提高, 约为纯SiC泡沫陶瓷的5~10倍. 其中以组分重量比为1:1的起始复合前驱体所制备BN/SiC复相多孔陶瓷在1500℃时的导热系数仅为4.0 W/(m·K); 对其进行隔热性能测试, 材料热面中心温度为1400℃时, 其背面中心温度仅为280℃; 采用有限差分法数值模拟背部升温历程, 将其有效导热系数代入计算模型, 得到材料背部中心温度升温历程的数值模拟结果, 与实际升温历程基本一致.     

ZrO2复合A12O3基陶瓷的抗热震性能

将氧化锆添加到氧化铝基陶瓷中,系统研究了其加入量(外加质量分数分别为0.75％、1.5％、2.25％和3％)对试样烧结性能、高温膨胀性能及导热性能的影响.通过高温立式热膨胀仪、激光导热仪等分析测试技术对试样进行了性能表征,结果表明:随着氧化锆加入量的增大,试样的显气孔率增大,体积密度减小;试样的导热系数随氧化锆的加入呈指数衰减,导热性能降低;其热膨胀系数呈正弦曲线变化,wt(ZrO2)％为1.5％～2.0％的试样热膨胀系数最小.氧化锆的引入,可改善氧化铝基陶瓷材料的抗热震性能.     

Effects of Na2O on the Thermal Shock Resistance of Aluminosilicate Refractory Ceramics

This report presents the results of an experimental study of the effects of Na₂O on the thermal shock resistance (number of cold shock cycles to failure) of aluminosilicate refractory ceramics. The addition of 4-6% mole is shown to improve the thermal shock resistance, which is characterized by the number of shock cycles to failure. The Na₂O changes the viscosity-temperature characteristics, and the glass transition temperatures in ways that enhance the crack-tip shielding due to viscoelastic/grain bridging mechanisms. The improved thermal shock resistance is attributed to the shielding effects of viscoelastic crack bridging by glassy phases between mullite platelets     

Mechanical Properties and Thermal Shock Resistance of Fine-Grained Nd:YAG/SiC Ceramics

Inorganic Materials - We have studied the thermal shock resistance of fine-grained Y2.5Nd0.5Al5O12 yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) based composite ceramics reinforced with α-SiC particles...     

高速电弧喷涂铁基涂层的热震和抗高温氧化性能

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)成功制备了Fe基涂层,研究了涂层高温性能及相应的组织结构.结果表明:涂层的抗热震以及抗高温氧化能力相当好,涂层经650℃和800 ℃ 30次热震后试样表面基本完好;涂层氧化时氧是在层与层之间扩散的,热震试验时出现的裂纹和涂层脱落均是由层间氧化物引起的;Fe基涂层经800℃、200 h氧化后增重约为10 mg/cm2,抗氧化能力较好,甚至优于某些耐热钢如12CrMoV,主要是因为铬元素形成氧化膜抑制了氧向涂层内部的进一步扩散.