第5讲材料的热稳定性.pptVIP

第四节 材料的热稳定性;本章内容;示例;第四节 材料的热稳定性;热稳定性（抗热震性）： 材料承受温度变化而不致破坏的能力。;什么是热稳定性？;;第四节 材料的热稳定性;2. 热应力及第一热应力断裂抵抗因子;例如，对平面陶瓷薄板;;抗热冲击断裂性能;第四节 材料的热稳定性;3. 抗热冲击损伤性;第四节 材料的热稳定性;4. 提高抗热冲击断裂性能的措施;第四节 材料的热稳定性;1987年，日本平井敏雄、新野正之和渡边龙三人提出使金属和陶瓷复合材料的组分、结构和性能呈连续变化的热防护梯度功能材料的概念。 1990年，日本召开第一届梯度功能材料国际研讨会。;1993年，美国国家标准技术研究所开始以“开发超高温耐氧化保护涂层”为目标进行梯度功能材料研究。 最近，通过改变复合两相的配制，在复合材料内部形成精细的构造梯度。 梯度功能材料已经发展成为当前结构材料和功能材料研究领域中的重要主题之一。; 梯度功能材料由几种性质不同的材料组成， 但与复合材料之间有明显区别。;梯度功能材料主要特征有： 材料的组分和结构呈连续性梯度变化； 材料内部没有明显的界面； 材料的性质也呈连续性梯度变化。; 金属-陶瓷构成的热应力缓和梯度功能材料，对高温侧壁采用耐热性好的陶瓷材料，低温侧壁使用导热和强度好的金属材料。 材料从陶瓷过渡到金属的过程中，耐热性逐渐降低，机械强度逐渐升高。 热应力在材料两端均很小，在材料中部过渡区达到峰值(比突变界面的应力峰值小得多)， 具有缓和热应力的功能。;90年代初，日本开发了小动力火箭燃烧器和热遮蔽材料用的梯度功能材料，目前已研制出能耐1700℃的ZrO2/Ni梯度功能材料，用作马赫数大于20的并可重复使用的航天飞机机身材料。 空天飞机高速飞行时机身和机翼的温度也高达上千K，只能采用热防护梯度材料解决热应力问题。 梯度功能材料也可用于普通飞机的喷气燃烧器。; 在舰船甲板上可采用含热障的、抗摩擦或抗冲击的梯度功能材料涂层，或设计连续增强纤维排列的逐级梯度，显著提高它们的缺口阻力，抑制微观裂纹扩张，大幅改善甲板的抗高应变速率变形和冲击性能，对舰船的防护及搭载飞行器具有重要意义。;为对柴油机或汽油机活塞头进行热保护，需在钢基底上喷涂厚度大于2 mm的ZrO2涂层。如果直接在金属上覆盖陶瓷，在构件投入使用前就会导致界面脱层。 通过覆盖一些陶瓷含量不断增加的金属-陶瓷复合梯度涂层，可保证涂层力学完整性，保护活塞。;核反应方面;固体氧化物燃料电池堆的新型设计是采用金属/陶瓷的多层梯度结构，它们与金属整体互连。 组分梯度性过渡可有效减小电池充放电对电极材料引起的微观应力，延长电池使用寿命，有效降低成本，简化制造。;光学器件方面;生物医学方面; 烧结后特别适于植入人体，在保证良好的生物相容性的同时提供一定的支撑强度，还可以显著提高牙齿的缺口阻力，抑制微观裂纹损伤。;电子材料方面;本章小结;;温度的影响;化学成分的影响