超高溫試驗(yàn)溫度與應(yīng)變測(cè)量及硼化鋯基陶瓷力學(xué)特性測(cè)試.pdf

1、超高溫試驗(yàn)溫度與應(yīng)變測(cè)量及硼化鋯基陶瓷力學(xué)特性測(cè)試重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：陳校生指導(dǎo)教師：彭向和教授專業(yè)：力學(xué)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)航空航天學(xué)院二O一七年三月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要超高溫陶瓷材料通常由一系列第三和第四副族過渡金屬的硼化物、碳化物和氮化物組成。它們的熔點(diǎn)一般在3000℃以上。在超高溫陶瓷材料中，ZrB2表現(xiàn)出獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率和抗腐蝕性能，能夠適用于航空航天領(lǐng)域的極端化學(xué)和溫

2、度環(huán)境。超高溫陶瓷的熱力學(xué)性能測(cè)試對(duì)其應(yīng)用非常重要，然而，目前相應(yīng)的測(cè)試裝置尚十分匱乏。目前已經(jīng)自主研發(fā)了一臺(tái)能夠滿足需求的測(cè)試裝置，但與溫度測(cè)量和應(yīng)變測(cè)量相關(guān)的兩大關(guān)鍵問題還未解決。在本文中，為了解決這兩個(gè)問題，我們初步探索了超高溫下的溫度和應(yīng)變測(cè)量方法及其相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器。本文探索的溫度測(cè)量方法融合了工業(yè)相機(jī)和雙色測(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試試件感興趣部分表面溫度分布的重建。在該方法中，首先建立了溫度和灰度的函數(shù)關(guān)系，該函數(shù)關(guān)系中的參數(shù)可通過一

3、次試驗(yàn)得到的溫度和灰度數(shù)據(jù)確定。利用該關(guān)系，整個(gè)溫度分布就可由相機(jī)采集的灰度圖重建得到。傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量方法難以應(yīng)用于超高溫環(huán)境。一種非接觸式、應(yīng)用于超高溫下試件軸向變形測(cè)量的視頻引伸計(jì)方法被提了出來。該方法中，在測(cè)試試件上設(shè)計(jì)了一些特殊標(biāo)記點(diǎn)，通過工業(yè)相機(jī)和相關(guān)算法的處理，實(shí)時(shí)跟蹤標(biāo)記點(diǎn)位置，確定標(biāo)距的變化，從而得到軸向變形。為了研究拉伸預(yù)應(yīng)力對(duì)ZrB2SiCgraphite試件殘余彎曲強(qiáng)度和熱疲勞壽命的影響，進(jìn)行了熱震和熱疲勞試驗(yàn)。對(duì)

4、于不同拉伸預(yù)應(yīng)力下的循環(huán)熱震試驗(yàn)，測(cè)量了經(jīng)歷10次和30次室溫至2000℃之間熱循環(huán)之后的試件殘余彎曲強(qiáng)度。結(jié)果表明，經(jīng)歷10次熱震循環(huán)后，試件的殘余彎曲強(qiáng)度在不同拉伸預(yù)應(yīng)力下并未表現(xiàn)出明顯變化。但在30次熱震循環(huán)的情況下，殘余彎曲強(qiáng)度表現(xiàn)出明顯的降低。在熱疲勞試驗(yàn)中，不同拉伸預(yù)應(yīng)力下的試件經(jīng)歷25℃至2000℃之間的熱循環(huán)直至斷裂。結(jié)果表明，熱疲勞壽命隨著施加的拉伸預(yù)應(yīng)力增加而顯著降低。在不同拉伸預(yù)應(yīng)力下，斷口的SEM金相圖也顯示出不