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超高温环境对氮化硼陶瓷热稳定性能影响研究

现代技术陶瓷 2022年第3期43卷 213-220页

作者：孙志远吴赟顾昊刘飞标温广武山东理工大学工程陶瓷研究院山东淄博255000 上海无线电设备研究所上海201108 北京空间飞行器总体设计部北京100094

采用热压烧结工艺制备了BN陶瓷和BN-ZrB_(2)复相陶瓷,并探讨它们在2000℃,真空、流动氩气、流动氮气环境中热暴露2h以上,材料的物相、微观组织形貌、质量损失以及抗弯强度的变化规律。结果表明:相同条件下,BN陶瓷质量损失高于BN-ZrB_(2... 详细信息

采用热压烧结工艺制备了BN陶瓷和BN-ZrB_(2)复相陶瓷,并探讨它们在2000℃,真空、流动氩气、流动氮气环境中热暴露2h以上,材料的物相、微观组织形貌、质量损失以及抗弯强度的变化规律。结果表明:相同条件下,BN陶瓷质量损失高于BN-ZrB_(2)复相陶瓷;且材料在真空的质损高于流动气氛环境中。热暴露环境中低氮气分压会导致BN的分解,而真空环境中ZrB2与所生成的单质B反应会生成ZrB_(12)。高温环境中ZrB_(2)可抑制BN晶粒长大,降低材料抗弯强度的衰减。

关键词：超高温环境氮化硼陶瓷材料高温稳定性

超高温环境对电气控制柜接线端粘接强度的影响

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粘接 2020年第8期43卷 10-14页

作者：林福闽西职业技术学院信息与制造学院福建龙岩364000

目的:探究超高温环境对电气控制柜接线端粘接强度的影响。方法:测试电气控制柜接线端在不同温度环境下、受温度冲击情况下和处于真空热循环环境下的粘接强度,根据测试结果分析常温环境和超高温环境对接线端粘接强度的影响。结果:当温度... 详细信息

目的:探究超高温环境对电气控制柜接线端粘接强度的影响。方法:测试电气控制柜接线端在不同温度环境下、受温度冲击情况下和处于真空热循环环境下的粘接强度,根据测试结果分析常温环境和超高温环境对接线端粘接强度的影响。结果:当温度在25℃~45℃时,DMA值最高,在此温度区间,胶粘剂的稳定性高,力学强度变化不大,粘接强度达到最大程度,电气控制柜接线端粘接强度在20~80℃内稳定性较好,在常温环境下粘接强度最强,强度保持率最高。而当温度开始进入超高温环境时,其粘接强度和强度保持率均随着温度的升高急剧下降,其主要原因是高温改变了胶粘剂的分子结构,其性能也随之改变,当其处于200℃高温时,胶粘剂的内聚强度接近于0,其性能会完全失效,可能会引发意外危险。结论:超高温环境对电气控制柜接线端粘接强度的影响程度较大,为保证电路安全,必须要严格控制环境温度。

关键词：超高温环境电气控制柜控制柜接线端粘接强度

1500℃高温氧化环境下C/SiC复合材料结构的热/力联合试验

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复合材料学报 2015年第4期32卷 1083-1091页

作者：吴大方王岳武高镇同蒲颖商兰北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对高超声速飞行器新型超高温结构力/热/氧化关键性能参量试验测试的迫切需求,自行设计并建立了可实现在高达1 500℃极端高温氧化环境下进行结构断裂性能测试的辐射式热/力联合试验系统,并对耐高温C/SiC复合材料结构在1 500℃等高温氧... 详细信息

针对高超声速飞行器新型超高温结构力/热/氧化关键性能参量试验测试的迫切需求,自行设计并建立了可实现在高达1 500℃极端高温氧化环境下进行结构断裂性能测试的辐射式热/力联合试验系统,并对耐高温C/SiC复合材料结构在1 500℃等高温氧化环境下的断裂强度以及出现断裂时的时间点等关键性能参数进行了试验测试,当试验温度从1 000℃上升至1 500℃,C/SiC复合材料试验件的断裂强度下降了47.5%,断裂时间缩短50.1%。本极端高温载荷试验系统为高超声速飞行器结构热强度研究提供了重要的氧化环境下的热/力联合试验测试手段。研究结果表明:通过高温预加载可以明显提高C/SiC复合材料结构的断裂强度,增幅为38%,承载时间提高61.1%。试验结果为高超声速飞行器复合材料部件在极端热环境下的安全可靠性设计以及强度性能的改进提供了重要依据。

关键词：超高温环境复合材料热/力联合试验热强度高超声速飞行器

2D C/C复合材料超高温压缩性能试验研究

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固体火箭技术 2015年第6期38卷 860-864页

作者：许承海徐德昇宋乐颖徐凯孟松鹤哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国防科技重点实验室哈尔滨150080

基于C/C复合材料良好导电特性,采用试样直接通电加热技术,对2D C/C复合材料在室温~2 400℃范围的压缩性能进行了试验研究,发展了C/C复合材料超高温力学性能试验方法,得到了2D C/C材料压缩强度、模量随温度的变化规律及其破坏模式。结果... 详细信息

基于C/C复合材料良好导电特性,采用试样直接通电加热技术,对2D C/C复合材料在室温~2 400℃范围的压缩性能进行了试验研究,发展了C/C复合材料超高温力学性能试验方法,得到了2D C/C材料压缩强度、模量随温度的变化规律及其破坏模式。结果表明,2D C/C材料在一定温度范围内表现为线弹性、脆性破坏,压缩强度与模量随温度升高而增加,其中强度较模量增幅显著,强度在2 400℃左右达到最大;纤维束层间界面性能在2D C/C复合材料中起着重要作用,层间界面性能的改变直接影响着材料的力学性能及其破坏模式。

关键词： 2D C/C复合材料超高温环境压缩性能破坏模式

耐高温HTCC无源振动传感器设计与仿真研究

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传感器与微系统 2021年第9期40卷 26-29,33页

作者：贾蔓谷熊继军李晨中北大学电子测试技术国防科技重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

提出了一种高温共烧陶瓷(HTCC)无源振动传感器,传感器可在超高温环境下工作,通过无线非接触测量原理实现振动参数的在线测量。通过MATLAB软件对振动传感器的结构参数进行仿真,利用ANSYS Workbench仿真软件对敏感结构进行建模、静态分析... 详细信息

提出了一种高温共烧陶瓷(HTCC)无源振动传感器,传感器可在超高温环境下工作,通过无线非接触测量原理实现振动参数的在线测量。通过MATLAB软件对振动传感器的结构参数进行仿真,利用ANSYS Workbench仿真软件对敏感结构进行建模、静态分析、模态分析和热力学性能分析。结果表明:传感器敏感结构在0~30 g n内能够正常工作;模态仿真一阶频率为1991.4 Hz,与谐响应仿真基本一致;在25~1000℃内,传感器灵敏度随温度升高而增大,1000℃时的灵敏度为0.114 kHz/g n,传感器为超高温环境下振动参数的稳定测量提供了新思路。

关键词：无线非接触测量无源振动传感器 ANSYS Workbench仿真高温共烧陶瓷(HTCC) 超高温环境

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曲面陶瓷基热电偶的设计制造及性能研究

曲面陶瓷基热电偶的设计制造及性能研究

作者：赵楠中北大学

学位级别：硕士

高温温度测量作为高温装备关键技术之“眼”,是保障高温装备工作性能与安全性能的关键技术,被广泛应用于航空航天、钢铁冶金以及石油化工领域,承担了其核心测量功能,具有重大战略意义。航空航天中飞行器推重比和飞行速度提高使得叶片过... 详细信息

高温温度测量作为高温装备关键技术之“眼”,是保障高温装备工作性能与安全性能的关键技术,被广泛应用于航空航天、钢铁冶金以及石油化工领域,承担了其核心测量功能,具有重大战略意义。航空航天中飞行器推重比和飞行速度提高使得叶片过温断裂、表面烧蚀导致毁坏发动机;冶金行业中连续测温方式受限,内衬高温消耗过快,使得连铸过程钢坯拉漏,造成生产事故;石油化工中裂解器管道超温破裂等都使得高温测量显得尤为重要。本论文作为研制在超高温环境下应用热电偶项目的主体工作,采用丝网印刷和高温烧结工艺,在曲面氧化铝陶瓷基底上制造了热电偶温度传感器,并对其性能进行研究,实现了膜状热电偶的嵌入式封装。本论文的主要研究内容有以下几点:（1）设计了双结点型Pt Rh10/Pt热电偶,实现了复杂构件上热电偶制造加工一体化,提出了耐高温焊点互连方式,解决了热电偶在高温状态下信号无法有效传输的难题。后续对所制造的热电偶进行微观表征,实验结果表明膜层结构致密,电极导通。（2）搭建了由高温区、常温区以及零度恒温区组成的测试平台,实现了曲面基热电偶的性能测试。结果表明,所制造的曲面基热电偶长期耐温1300℃,其最大电压输出为11.733mV,最大塞贝克系数为9.110μV/℃;极限测温1500℃,电压值保持在14.23mV左右,可以在该温度下保持10个小时以上。对极限测试之后的表面进行微观分析,结果表明经过极限测试之后的热电偶性能良好,有更长服役时间的应用潜力。（3）实现了对膜状热电偶的嵌入式封装设计、制造及测试,解决了膜状热电偶在高温下热电性能易失效的问题。实验结果表明嵌入式封装热电偶的滞回性很小,仅为4.10%,平均塞贝克系数为10.485μV/℃,相比于无封装更接近于标准热电偶;在1650℃下可以保持5个小时以上,输出电压平均值为18.011mV,热电偶性能良好,在使用到更长时间、更高温度的测试中有巨大的潜力。

关键词：超高温环境 PtRh10/Pt型热电偶丝网印刷曲面陶瓷基嵌入式封装

3D C/C复合材料超高温剪切性能试验研究

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强度与环境 2023年第5期50卷 54-59页

作者：许承海戴新航孟松鹤哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080

C/C复合材料同时结合了纤维增强复合材料高性能、可设计性和碳素材料优异的高温性能和化学稳定性等优点,广泛地应用于固体火箭发动机喷管、高速飞行器头部与翼前缘等热端部件。怎样正确评价C/C复合材料的超高温力学性能,成为了其能否合... 详细信息

C/C复合材料同时结合了纤维增强复合材料高性能、可设计性和碳素材料优异的高温性能和化学稳定性等优点,广泛地应用于固体火箭发动机喷管、高速飞行器头部与翼前缘等热端部件。怎样正确评价C/C复合材料的超高温力学性能,成为了其能否合理使用的关键因素之一。本文将基于C/C复合材料良好导电特性的试样直接通电加热技术与复合材料双切口压缩剪切试验技术(DNS)相结合,提出了一种可用于温度达3000℃的材料超高温剪切性能试验方法。利用该方法完成了3D C/C复合材料室温~2800℃温度范围的剪切性能试验研究,红外热像仪测试结果显示在试样标距区内温度场分布较均匀,全场应变测试系统测试结果显示在试样标距区内应变分布较均匀,室温下双边切口压缩试验方法与Iosipescu试验方法测试剪切强度具有好的一致性,该方法适用于C/C复合材料超高温剪切性能试验研究。3DC/C复合材料具有显著的剪切非线性,剪切强度在一定温度范围内随温度的升高而增加,在2400℃左右达到最大值,而后随温度增高而降低;材料的主要破坏模式为薄弱面的宏观裂纹扩展、纤维束剪切破坏与拔出。

关键词： C/C复合材料超高温环境剪切性能通电加热技术