ZrB2基超高溫陶瓷無損檢測(cè)研究.pdf

1、本文以ZrB2基超高溫陶瓷為研究對(duì)象，針對(duì)其本征脆性及極端條件下材料內(nèi)部缺陷對(duì)性能影響大等問題，利用超聲波無損檢測(cè)及Nano-CT的方法實(shí)現(xiàn)了超高溫陶瓷內(nèi)部缺陷的精確表征和定量化。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?、叛芯苛顺暡ú煌瑓?shù)對(duì)檢測(cè)效果的影響，得出換能器的頻率越高檢測(cè)分辨越高，因此采用230MHz高頻換能器對(duì)不同組分的ZrB2基超高溫陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，并結(jié)合微觀形貌分析了超聲檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)拋光后材料表面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鱗片

2、石墨的加入降低了材料的硬度，但材料更易拋光且表面粗糙度最低。然后，采用激光加工的方法在致密的ZrO2和非致密的ZrB2陶瓷表面制備了微米級(jí)別的缺陷，基于ZrO2缺陷深度與強(qiáng)度的擬合函數(shù)，得到了影響ZrB2陶瓷強(qiáng)度的臨界缺陷尺寸。
　　⑵采用Nano-CT方法研究坯體不同位置致密度分布及內(nèi)部缺陷的直徑分布、體積分布、取向性和孔洞的形貌信息。通過檢測(cè)確定了超高溫陶瓷內(nèi)部缺陷為燒結(jié)過程中未排盡氣體造成的孔洞?；诖?，研究了致密度約為93

3、％的ZrB2陶瓷，發(fā)現(xiàn)其坯體不同部位致密度差別很大，并通過VG Studio MAX軟件對(duì)設(shè)定方向各區(qū)域的平均致密度進(jìn)行研究，證明了坯體中間部位孔隙率比坯體邊上部位高。
　?、茄芯苛薙iC顆粒及鱗片石墨對(duì)超高溫陶瓷內(nèi)部孔洞的影響。認(rèn)為孔洞數(shù)量隨直徑、體積的增大對(duì)數(shù)減小。選取邊長(zhǎng)為300μm立方體區(qū)域，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部直徑小于5μm的孔洞數(shù)量占絕大多數(shù)。采用孔洞的X、Y軸與Z軸的孔洞邊界框尺寸的比值研究孔洞沿?zé)釅悍较虻娜∠蛐?，得出因坯體中間

4、受壓偏移量小導(dǎo)致孔洞的取向性更明顯。通過相同的方法分析ZrB2-SiC陶瓷內(nèi)部孔洞的特征信息，SiC顆粒的加入促進(jìn)了燒結(jié)、抑制了晶粒長(zhǎng)大、提高了材料的致密度和強(qiáng)度，且降低孔洞的直徑和體積，提升了孔洞的取向性，是由于SiC的平均粒徑為500nm，在燒結(jié)后期晶格擴(kuò)散時(shí)，填充孔洞且致使孔洞單位表面積受壓更大，更易取向。鱗片石墨具有較大的長(zhǎng)寬比，在裂紋擴(kuò)展時(shí)增大了偏轉(zhuǎn)路徑、消耗了更多能量，提高了材料的斷裂韌性。而因其熱膨脹系數(shù)不同于基體，增大了