基于SiC晶體材料的非侵入式測溫技術(shù)研究.pdf

1、航空發(fā)動機是飛機的心臟，是一個國家科技、工業(yè)和國防實力的重要體現(xiàn)。它的研制是一項復雜的系統(tǒng)性工程，涉及到空氣動力學、傳熱傳質(zhì)學、結(jié)構(gòu)強度、以及試驗和測試技術(shù)等多個學科。溫度測量是航空發(fā)動機研制中的一項主要試驗測試內(nèi)容，其中航空發(fā)動機高溫測量和轉(zhuǎn)動件測溫是溫度測量的主要難題。一些資料中提到國外研究了一種新型的SiC晶體測溫技術(shù)，可以解決這一難題。由于涉及軍事技術(shù)的封鎖我國尚未掌握該技術(shù)，為此我們開展了基于SiC晶體材料的測溫技術(shù)研究，研究

2、結(jié)果如下:
　　1.新型的SiC晶體測溫技術(shù)是基于SiC晶體受中子輻照產(chǎn)生的缺陷在退火過程中有規(guī)律回復的原理。我們所研究的這種測溫方法不同于常規(guī)的測溫方法，它是一種非侵入式測量方法，能解決航空發(fā)動機高溫部件和轉(zhuǎn)動件溫度測量的難題。
　　2.研究測溫用SiC晶體材料的選取方法。提出了使用6H-SiC作為測溫晶體的材料，實現(xiàn)測溫晶體材料的國產(chǎn)化。中子輻照產(chǎn)生的缺陷濃度與SiC晶體生長過程中形成的原始缺陷有關(guān)，因此要求在6H-Si

3、C晶體生長時摻雜以提高原始缺陷，實現(xiàn)SiC晶體中子輻照時提高缺陷濃度，從而使SiC晶體測溫的測溫范圍提高到1600℃，高于國外的1400℃。
　　3.使用核裂變反應堆的中子源實現(xiàn)6H-SiC晶體的中子輻照，6H-SiC晶體輻照損傷后產(chǎn)生大量的晶體缺陷，通過四種材料分析測試方法驗證晶體缺陷的大量產(chǎn)生。
　　4.研究SiC晶體測溫的溫度判讀方法。分析比較四種材料分析測試方法，提出了SiC測溫晶體溫度判讀的XRD法，通過退火實驗和

4、分析測試得出SiC測溫晶體的晶面間距d和半高寬FWHM與晶體退火溫度的規(guī)律性關(guān)系，其中半高寬FWHM參數(shù)表征的測溫范圍是600～1600℃，更適合于航空發(fā)動機的高溫測量，并且準確性更高。提出了6H-SiC測溫晶體的溫度校準標定方法，通過溫度校準標定建立了SiC晶體測溫的溫度定標曲線，作為本課題研究的6H-SiC測溫晶體的溫度判讀標準。
　　5.通過晶體測溫應用試驗，在某航空發(fā)動機渦輪葉片壁溫的測試試驗中，驗證了SiC測溫晶體在航空