高抗热震性能两相ZrB2-SiC超高温陶瓷的微结构设计

IMECH-IR > 非线性力学国家重点实验室

	高抗热震性能两相ZrB2-SiC超高温陶瓷的微结构设计
英文题名	Microstructure Design of High Thermal Shock Resistance of Two-phase ZrB2-SiC Ultra-high Temperature Ceramic
	汪迁
导师	许向红副研究员
	2016
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位类别	硕士
学位专业	材料工程
摘要	ZrB2-SiC两相陶瓷因具有高热导率、高电导率、优异的化学稳定性、抗高温腐蚀性能和良好的抗热震性能，成为研究最为广泛的超高温陶瓷之一。然而，当其用于高温结构构件时，在高温使役过程中遭受环境温度的骤变（热震）仍然会产生裂纹甚至失效，降低了其高温结构可靠性，制约了其高温应用。因此，进一步提高抗热震性能对于ZrB2-SiC陶瓷广泛应用于高温结构构件具有重要意义。本文通过有限元数值模拟，研究了不同SiC 颗粒尺寸和SiC相体积比对ZrB2-SiC两相陶瓷的临界热震温差和热震裂纹斑图的影响。 1、建立了不同SiC 颗粒尺寸和不同SiC相体积比的ZrB2-SiC两相陶瓷微观结构模型，统计表征了模型中颗粒的大小、分布均匀性和颗粒圆度误差。 2、基于陶瓷热震裂纹演化的统计细观损伤模型，针对SiC相体积比为20 %的两相ZrB2-SiC陶瓷，获得了不同SiC 颗粒尺寸下两相陶瓷的临界热震温差；通过对试样在300 ºC热震温度下的最大拉应力的比较，探讨了SiC 颗粒尺寸对材料临界热震温差的影响机制；统计表征了600 ºC热震温度下不同SiC 颗粒尺寸试样的热震斑图，分析了SiC 颗粒尺寸对热震裂纹扩展的影响，提出了具有高抗热震性能两相ZrB2-SiC陶瓷的最优颗粒尺寸。 3、基于陶瓷热震裂纹演化的统计细观损伤模型，针对SiC颗粒半径为125μm的两相ZrB2-SiC陶瓷，获得了不同SiC相体积比下两相陶瓷的临界热震温差，分析了SiC相体积比与临界热震温差变化的内在关联；统计表征了不同SiC相体积比试样在600 ºC热震温度下的裂纹斑图，分析了SiC相体积比对热震裂纹扩展的影响，提出了具有高抗热震性能两相ZrB2-SiC陶瓷的最佳SiC体积含量。
索取号	31336
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59412
专题	非线性力学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	汪迁. 高抗热震性能两相ZrB2-SiC超高温陶瓷的微结构设计[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.

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201665104916.pdf（7114KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文