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亚博买球涂层的失效分析

    SiC材料的使用寿命很长,由于实验研究的时间限制,难以考察复合亚博买球涂层的整个寿命周期,因此,对亚博买球涂层性能的预测是十分必要的。本实验发现高温下亚博买球涂层失效的主要现象是亚博买球涂层开裂,裂纹成为氧的主要扩散通道后,基体的氧化速率将急剧上升。亚博买球涂层的失效的最主要原因就是亚博买球涂层内出现热应力,导致亚博买球涂层的抗热震稳定性降低而出现裂纹、剥落等损伤。热震稳定性是指亚博买球涂层承受温度的急剧变化而不致被破坏的能力。陶瓷亚博买球涂层的抗热震破坏分为热冲击作用下的瞬时断裂和热冲击循环作用下的开裂、剥落,最终导致整体损坏的热震损伤两类。据此脆性陶瓷材料的抗热震性的评价理论也相应的分为两种观点,一种是基于断裂力学的概念,以热弹性应变能和材料的断裂能之间的平衡条件做为热震破坏的依据。该理论主要解释微孔材料和非均质金属陶瓷的热震断裂。另一种基于热弹性理论,即材料的固有强度不足以抵抗热震温度4T引起的热应力时就会导致“热震断裂”。一般条件下,亚博买球涂层的热冲击破坏可以用热弹性理论解释。通常在实际的碳化硅亚博买球涂层材料中都存在一定大小、数量的微裂纹,在热冲击情况下,这些裂纹产生、扩展以及蔓延的程度与材料积存的弹性应变能和裂纹扩展的断裂表面能有关。当材料中可能积存的弹性应变能较小,则原先裂纹的扩展可能性就小;裂纹蔓延时断裂表面能需要大,则裂纹蔓延程度小,材料热稳定性就好。通常用第一热应力断裂抵抗因子(第一热应力因子)R表示,考虑到实际情况中的非理想因素,研究人员引入了第二热应力断裂抵抗因子R' 3其中,6f为材料的极限强度,入为材料的热导率。R越大,裂纹形核的抗力越大,成核越困难。对于骤冷骤热的抗热震冲击,材料的极限强度越大,亚博买球涂层的抗热冲击性能越高。在缓冷缓热冲击中,当碳化硅基材料的亚博买球涂层越厚时,传热的途径越长,温度均匀所需要的时间就越长,亚博买球涂层的热导率降低,R’减小,亚博买球涂层抗热震稳定性变差。亚博买球涂层的抗热冲击损伤性可以用抗热应力损伤因子R”和R "'表示式中:2Ye##为断裂表面能(形成两个断裂表面)。R”用于比较具有相同断裂表面能的材料;R "'用于比较具有不同断裂表面能的材料。R”和R "'值越大,材料的抗热应力损伤性越好。www.sdzygw.com

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