BN-O’-SiAlON复合材料抗热震性能研究

采用热压烧结合成了BN-O’-SiAlON复合材料,通过XRD、SEM、TEM对材料的显微结构进行了表征,并采用水冷法研究其在不同热震温差(400～1 500℃)下的抗热震性能。研究表明,柱状的O’-SiAlON晶粒的弥散强化和桥联作用等增韧机制,材料内部存在的亚临界自发微裂纹,以及无规则取向的BN和O’-SiAlON晶粒相互交叉生长构成的网状结构,均有利于改善BN-O’-SiAlON复合材料的抗热震性能。虽然理论计算近似得出在热震过程中BN-O’-SiAlON复合材料中存在的热性能失配将导致较大的热应力,但实际上,在低于900℃的热震温差下材料的强度并没有明显降低,而在高于900℃的热震温差下才有较明显下降,直到达到1 500℃的热震温差时,其强度仍然保持在原来的40%左右,这说明BN-O’-SiAlON复合材料具有良好的抗热震性能。     

O''''-Sialon-ZrO2-SiC复合材料的抗热震性能研究

通过测定不同温差热震后试样的残余强度及观察试样的断口形貌,研究了O'-Sialon-ZrO2-SiC复合材料的抗热震行为.结果表明O'-Sialon-ZrO2-SiC复合材料具有比较好的抗热震性能,其临界热震温差为1100℃添加SiC10%试样的抗热震性能优于含SiC5%试样的抗热震性能.     

O’-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的抗热震性能研究

通过测定不同温差热震后试样的残余强度及观察试样的断口形貌 ,研究了O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料的抗热震行为。结果表明 :O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料具有比较好的抗热震性能 ,其临界热震温差为 110 0℃ ;添加SiC10 %试样的抗热震性能优于含SiC 5%试样的抗热震性能     

Al2O3+ZrO2层状复合陶瓷的表面抗裂纹行为及抗热震性能

用压痕一强度法获得了Al2O3 Zr02单层和层状陶瓷的表面抗裂纹曲线,用压痕法测试了2种材料的抗热震性能,分析了材料的表面抗裂纹行为、抗热震性与断裂形貌,强韧化之间的相关性。实验结果毒明：Al2O3 ZrO2层状陶瓷对表面裂纹表现出不敏感性,临界热震温差为400℃,高出单层陶瓷150℃左右。进一步分析表明：2种陶瓷的表面抗裂纹及抗热震性能与材料的强韧化机制密切相关。表面压应力作用强化了相变增韧效果,改善了材料的表面抗裂纹性能和抗热震稳定性等力学性能。     

多孔SiC基耐火材料的热震损伤

本文从抗热震性是材料的力学和热学性能的综合反映这观点出发,研究了SiC基耐火材料的组分-显微结构-力学性能之间的关系,从而剖析材料的抗热震能力。首先,探讨了粘土结合剂含量不同的三种SiC基材料的强度随热震温差△T的增大而下降的趋势;多次热震导致的强度衰减规律;分析了材料的热震裂纹扩展行为;确定了该系列材料具有“准静态热震裂纹扩展”的属性,亦即其抗热震能力主要由“裂纹稳定性系数”R_(at)-[γf/Eα~2]~(1/2)来表征;从而说明断裂功rf的提高,是改善该系列材料抗热震性的最重要的力学因素。在系统实验的基础上得出:在600℃≤△T≤1000℃的热震温差范围内,材料的强度不仅随着温差△T的增大而下降,亦随着热震次数的增多而衰减。因此,这是热震损伤问题较为突出的阶段,当△T≥1000℃,由于SiC颗粒间界的铝硅酸盐在高温下出现了粘滞态的玻璃相,在淬冷瞬间吸收了部分能量,削弱了热震裂纹的扩展趋势,相应缓和了材料的热震损伤倾向。     

氮化硅陶瓷材料高温抗热震性能及其衰减规律研究

氮化硅陶瓷作为先进陶瓷材料具有耐高温、抗腐蚀等优异性能,因此被广泛应用于航空航天领域的强热冲击环境。热压烧结制备的Si3N4复合材料的抗弯强度较高,但抗热震性能随温度升高显著降低,热压烧结工艺在提升抗热震性能方面尚有不足。本文提出了使用二次热处理烧结方式来提高Si3N4陶瓷的抗热震性能,通过热压烧结-气压烧结二次热处理的烧结方式获得更致密、抗热震性能更好的Si3N4陶瓷材料。测试结果显示,常规热压方式制备的氮化硅陶瓷,随着热震温度的升高、次数的增加,材料内部产生微裂纹的概率增大,热震后试样抗弯强度逐渐降低,1200℃时平均强度下降率达23.48%。而经过二次热处理后氮化硅陶瓷抗弯强度略有降低,但抗热震性能得到明显改善,随着热处理时间增加,二次热处理后氮化硅陶瓷显微结构更加致密,抗热震性能将明显提高,热震后强度下降率明显减小,1200℃热震10次后强度下降率为12.25%。本文提出了提高Si3N4陶瓷的抗热震性的方法,探讨了氮化硅陶瓷在1200℃高温下的抗热震性能及其衰减规律,为改善氮化硅陶瓷器件高温性能提供了参考。     

纯铝酸钙水泥对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉、电熔尖晶石、Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥(Secar71)为基质,研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉-尖晶石浇注料常温性能、高温强度和抗热震性能的影响.用X射线衍射仪分析了材料的物相组成.结果表明: 随纯铝酸钙水泥加入的增加,烧后试样的抗折强度先增加后降低.1600 ℃烧后试样的热态强度在600～1000 ℃时变化不大,1000 ℃后快速下降.随纯铝酸钙水泥含量的增加,热震后试样的残余抗折强度和残余抗折强度保持率增加,抗热震性有所改善;纯铝酸钙水泥对浇注料的性能有显著的影响,主要与水泥中的CaO与Al2O3之间的反应产物有关.     

LaPO4添加量对粗晶ZrO2陶瓷抗热震性能的影响

以空气为淬冷介质,用淬冷-强度法研究了LaPO4添加量对粗晶ZrO2(4Y)陶瓷抗热震性能的影响。结果表明,原料粒度为1.5μm的ZrO2陶瓷,其抗热震性能随LaPO4添加量的增加逐渐提高。LaPO4添加量为20 vol%时,陶瓷的临界抗热震温差达1300℃,比单一ZrO2陶瓷提高了400℃。ZrO2-LaPO4复相陶瓷抗热震性能的提高主要是由于LaPO4晶体的层间解理以及弱界面开裂分散了热应力,耗散了热震裂纹扩展的能量。     

含锆莫来石-刚玉质陶瓷的抗热震性与断裂参数

研究了MZ-3、MZ-6和MZ-8三种含锆莫来石-刚玉质陶瓷的断裂参数(断裂韧性K_(10)、断裂功γ_f和固有强度σ_f)与其组分和组成相之间的关系,分析了三种材料热震后强度的衰减趋势。 实验表明,MZ-3材料的抗热震临界温差△T_o为200℃左右,而斜锆石含量较高的MZ-6和MZ—8材料的抗热震临界温差△T_o比MZ-3材料提高了约100℃;经过温差△T=300℃的热震处理后,MZ-6材料在强度与热震温差的关系曲线上出现极大值。热震后三种材料的强度衰减均随热震温差的增加而加剧。当温差从1000℃增大到1200℃时,粘滞态的玻璃相在淬冷瞬间吸收了部分能量,缓和了热震裂纹的扩展,除MZ-3材料因严重开裂造成强度继续衰减外,其它两种材料的强度有所提高。三种材料的断裂韧性K_(10)和断裂功γ_f随温度变化的情况与强度σ_f随温度变化的情况相同。 在实验的基础上,根据热弹性理论,讨论了三种含锆莫来石-刚玉质陶瓷的抗热震断裂特征,根据断裂力学的能量平衡观点,分析了材料的抗热震损伤能力。     

热处理温度及其对耐火浇注料热震参数的影响

耐火浇注料通常在现场进行热处理，由于耐火烧注层的厚度，形成了冷热面之间急剧的温度梯度，因而这一过程会导致不均匀的显微结构。在本研究工作中，试样分别在600℃、800℃和950℃煅烧并描述其特性，评价了高铝和莫来石浇注料的热震参数－－R″″和Rst。为了进行比较，事先在1200℃对相同材料的不同试样进行了热处理并在上述温度下描述了其特征。研究表明，对于浇注筑衬的炉壁，显微结构的梯度会导致材料的抗热震性的局部变化。可是一般来说，只有温度梯度才会对预烧砖炉壁的抗热震性能产生一定的影响。