ZrB2基超高溫陶瓷殘余熱應(yīng)力分析和破壞行為研究.pdf

1、超高溫陶瓷材料具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),可用作高溫下服役的結(jié)構(gòu)件，也是未來航空發(fā)動機(jī)熱端部件比較有前景的材料，在核工業(yè)中也獲得了應(yīng)用，在高溫工程方面得到越來越廣泛的應(yīng)用，但其塑性、韌性差，不耐沖擊和難以加工等問題限制了它的應(yīng)用。因此，近年來對陶瓷材料的力學(xué)性能進(jìn)行了廣泛的研究。陶瓷材料的力學(xué)性能具有很大的分散性，這樣很大程度上影響了材料的使用。為了更好的使用陶瓷材料，必須了解它的初始缺陷的影響因素和力學(xué)性能。本文主要工作內(nèi)容如下

2、:
　　第一、主要針對超高溫陶瓷材料殘余熱應(yīng)力作了相關(guān)的理論研究。分析了晶粒尺度、晶間結(jié)合能對超高溫陶瓷材料熱殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。
　　第二、研究了微觀結(jié)構(gòu)對超高溫陶瓷的裂紋擴(kuò)展阻力的影響，發(fā)現(xiàn)石墨片層微觀結(jié)構(gòu)的存在對超高溫陶瓷材料裂紋擴(kuò)展阻力有很大提升；晶粒尺度的增加在一定程度上能夠提高裂紋擴(kuò)展阻力，但是效果并不明顯。
　　第三、本文研究了加載速率與應(yīng)力集中對材料失效行為的影響。隨著加載速率的增加，陶瓷材料強(qiáng)度逐漸降

3、低，當(dāng)加載速率繼續(xù)增大時(shí)，材料強(qiáng)度基本上穩(wěn)定在一個(gè)范圍而不再繼續(xù)減小。加載速率的增加相當(dāng)于增加了材料的慣性應(yīng)力，這是測試強(qiáng)度下降的主要原因。本文提出了試驗(yàn)測得慣性應(yīng)力的方法。
　　第四、本文建立了表面含有切口的試樣在三點(diǎn)彎曲作用下存活率的預(yù)測模型。并應(yīng)用于ZrB2+20％SiC+20%石墨這種材料體系，通過理論與實(shí)驗(yàn)擬合得出該材料特征體積約為9mm3。同時(shí)預(yù)測了不同切口半徑下材料的存活率隨著載荷的變化規(guī)律，材料的存活率隨著切口半徑