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本项目以高超声速服役环境对材料的耐温极限和抗热震性能、高温氧化和复杂载荷条件下的高温强韧化提出的苛刻要求,开展二元和三元ZrB2和HfB2基复合陶瓷体系材料的抗热震性能的理论与实验研究。重点研究在高温环境下,材料性能测量的宏、细、微观实验方法,通过等离子体电弧加热器的吹风试验,测试材料抗热震损伤能力,找到影响材料热冲击抗力的主要控制因素,建立合理的热冲击抗力表征参数。分析微裂纹缺陷以及微结构组织变化对材料抗热冲击、高温强度以及断裂韧性的影响规律,基于材料微结构特征参量的分析,建立热/力耦合条件下防热材料的热冲击损伤分析模型和演化动力学方程。通过多虚拟裂纹扩展技术和多尺度算法模拟超高温材料的破裂与损伤临界行为,给出超高温材料高温损毁判据,为实现超高温陶瓷材料高温强韧化机制和途径提供理论基础。
批准号 |
10572044 |
项目名称 |
超高温陶瓷材料抗热震机制与评价理论研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
A0814 |
项目负责人 |
梁军 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
哈尔滨工业大学 |
研究期限 |
2006-01-01 至 2008-12-31 |
支持经费 |
38(万元) |
超高温陶瓷材料有: 1、氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷(人造刚玉)是一种极有前途的高温结构材料. 2、氮化硅陶瓷 3、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷 4、人造宝石 5、碳化硅(SiC)陶瓷
耐高温陶瓷材料有以下这些的: 1、氧化铝——耐高温,耐蚀,耐磨。良好的电绝缘性。1600℃。作坩锅、高温热电偶套管、、模具等。 2、氮化硅——有良好的高温强度,热膨胀系数较小,导热系数高,抗热震性能好...
瓷都是经过1300度左右的高温烧成的,材料是瓷泥。本身就是耐高温材料,而陶烧成温度较低,也有800度左右。
国内陶瓷超高温无机涂料研发成功
北京志盛威华化工有限公司拥有的独家专利技术,突破了传统耐高温涂料的耐温极限,采用无机精加工新技术,选用特制高温材料,把耐温幅度提高到1800℃,短时极限温度可以达到2300℃,而且可以长时问耐火烧烤。
国内陶瓷超高温无机涂料趼发成功
工业高温环境的热源主要为各种燃料的燃烧(如煤炭、石油、天然气、煤气等),机械的转动摩擦(如电动机、机床、砂轮、电锯等),使机械能变成热能和部分来自热的化学反应。高温一般意义上讲,材料耐热250℃以上,这时材料如果不能很好地利用和保护,热能产生的危害将是不可估量的。
改善陶瓷材料的抗热震性能历来就是陶瓷材料研究的重大课题之一,而正确评价陶瓷材料的抗热震性能是进行这一重大课题研究的基础。目前对于抗热震性虽然有一定的理论解释,但尚不完善,还未能建立反映实际材料在各种使用工况下的抗热震性能的数学模型。因此,根据我国发展航天飞行器的背景需求,开展超高温陶瓷材料抗热震性能的研究具有重要的理论意义和工程应用背景。基于超高温陶瓷材料性能参数对温度的敏感性及航天飞行器表面热环境的复杂性,本项目通过引入环境因素和时间变量,在理论、实验和数值模拟的基础上,研究影响超高温陶瓷材料抗热震性能的各种因素、高温损毁机理及演化规律,建立可考虑热环境影响的适用于超高温陶瓷材料的抗热震性能评价理论,为抗热震性能的表征提供一种探索性的方法,并为提高抗热震性能提供可能的途径。同时,通过本项目的研究也可为超高温陶瓷材料在航天飞行器领域的设计、应用及可靠性评价方面提供理论基础和技术储备。
批准号 |
10702035 |
项目名称 |
超高温陶瓷材料抗热震性能研究 |
项目类别 |
青年科学基金项目 |
申请代码 |
A0814 |
项目负责人 |
李卫国 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
重庆大学 |
研究期限 |
2008-01-01 至 2010-12-31 |
支持经费 |
22(万元) |
热抗震性试验是评价试样经受1次或多次温度急剧变化的损伤程度。表征抗热震性,需要两个要素:试样经受的热循环和评价其热震损伤程度所用的方法。试样经受的每一热循环,包括两个阶段。在第1个阶段,整个试样或只其1部分(例如一个面)加热到初始温度Ti。在此加热期间,加热速率不导致过大的应力。热震是在由初始温度Ti迅速变为最终温度Tf的第2个阶段完成的。如Ti>Tf,热震由冷却完成; 如Ti
标准试验方法如下:
(1)中国的直形砖水淬冷法(YB 376)。直形砖( (200~230mm) × (100~150mm) × (50~100mm)) 的受热端面伸入到预热至1100℃的炉内50mm,保持20min,接着在室温水中淬冷3min,然后干燥。用受热端面破损一半的热循环次数表征其抗热震性。
(2)中国的长条试样试验法(YB 4018)。长条试样 (230mm×114mm×31mm或230mm×65mm×31mm)以一个面(230mm×31mm)为受热面,在均热板上自室温以规定的速率加热至1000℃,保持30min,然后置于空气中淬冷。以热震前、后抗折强度变化百分率评价其损伤程度。
(3)美国的镶板试验法(ASTMC38)。试验砖叠砌成的边长不小于460mm的正方形镶板,预热24h,冷却,然后按要求的次数在炉子和喷水雾的鼓风机之间经受热循环,以质量损失与外观检查评价其热震损伤程度。
(4)美国的长条试样试验法(ASTM C1100)。长条试样(长度为228mm的直砖、薄片砖、条等)横跨燃气烧嘴。从点火开始,加热15min,热面温度为816~1093℃,然后关闭燃气,通过烧嘴鼓风冷却15min。循环5次。以试样热震前后的弹性模量、声速或抗折强度变化百分率,评价其损伤程度。
(5)欧洲耐火材料生产者联合会的圆柱体试样水淬冷法 (PRE/R5-1)。圆柱体试样 (直径50mm,高50mm)于950℃炉中加热15min,接着在室温水中淬冷3min,之后干燥。用导致断裂的热循环次数表征其抗热震性。
(6)欧洲耐火材料生产者联合会的棱柱体试样空气淬冷法(PRE/R5-2)。棱柱体试样(114mm×64mm×64mm) 加热至950℃,保持45min,然后置于铁板上,用一股压缩空气喷射5min,之后经受0.3MPa的弯曲应力,当试样断裂时,试验结束,否则,重复热循环,直至断裂或30次为止。
(7) 英国的小棱柱体试样试验法 (BS1902:5.11)。小棱柱体试样(75mm×50mm×50mm)置于冷炉内,以恒定的速率加热到450℃(硅砖)或1000℃或1200℃(其他材料),在该温度下保持30min,之后经受空气冷却和加热循环,每次20min。每一循环后,经受固定的弯曲应力,循环重复至断裂或30次为止。