氮化硅陶瓷涡轮转子可靠性问题是制约废气涡轮增压器发展的主要瓶颈。通过热压烧结制备出复合陶瓷试样及涡轮试样，对试样进行相关的力学性能测试，发现适量BNNT的添加能有效的细化基体陶瓷的晶粒，增加裂纹扩展的阻力，从而提升复合陶瓷的力学性能，但当其添加量过多时，BNNT容易在基体中团聚而形成缺陷，反而降低了材料的性能。课题利用动态试验观察与静态裂纹扩展阻力和抗热震性测量相结合的手段，拟定预制裂纹扩展量测量。对氮化硼纳米管(BNNT)增韧补强氮化硅陶瓷涡轮的离心应力、振动应力和热应力的耦合下微观结构的演变损伤规律和性能的不可逆循环累积衰减机制展开研究，通过数学推理建立了BNNT/Si3N4复合陶瓷抗热震数学模型的建立和疲劳寿命与裂纹扩展阻力数学模型，利用有限元模拟与仿真、数值分析与计算和实验验证，结果分析与归纳规律，修正了数学模型的正确性。重点阐述BNNT近场的应力屏蔽和缓冲对消除裂纹萌生和减少裂纹扩展的反棘轮效应，阐明BNNT的反棘轮行为对消减结构演变损伤和抑制性能累积衰减的作用机制。通过涡轮叶片温度场和应力场的模拟仿真及数值分析和数理统计与计算，构建动态模拟实验条件下非稳态脉冲气流冲击的涡轮叶片抵御断裂和热力冲击损伤的循环累积反棘轮本构模型，揭示反棘轮行为对抑制性能衰退、减缓演化损伤的规律，澄清BNNT增韧补强机理，为其在非稳态热力耦合作用下的可靠性使用提供理论基础支撑。 2100433B