需要進(jìn)行陶瓷高溫抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)的有哪些？

凡是在“高溫下承受機(jī)械應(yīng)力、且一旦斷裂就可能引發(fā)安全事故或功能失效”的陶瓷件,都需要做高溫抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)。可歸納為 8 大類用途:

1、航空航天熱結(jié)構(gòu)

1600–1800 ℃:C/SiC 火箭噴管、超高溫陶瓷(ZrB?/SiC)翼前緣、天線罩。

目的:保證再入段氣動(dòng)熱-力耦合下不發(fā)生災(zāi)難性斷裂。

2、燃?xì)馀c蒸汽輪機(jī)

1200–1400 ℃:Si3N4 或 SiC 靜葉、動(dòng)葉、隔熱瓦、燃燒室襯套。

目的:葉片離心載荷 + 熱沖擊下強(qiáng)度裕度≥2 倍。

3、汽車/軌道交通高溫部件

900–1100 ℃:渦輪增壓器轉(zhuǎn)子、排氣歧管襯套、制動(dòng)盤陶瓷鑲塊。

目的:驗(yàn)證 10次熱循環(huán)后的剩余強(qiáng)度,防止高速行駛碎裂。

4、軍工與彈道防護(hù)

500–1600 ℃:透明 Al?O? 導(dǎo)彈觀測(cè)窗、SiC 輕質(zhì)裝甲、炮口制退器襯套。

目的:高溫燃?xì)鉀_擊與瞬時(shí)機(jī)械沖擊疊加工況下的生存性。

5、能源與工業(yè)爐

1300–1600 ℃:熔融玻璃坩堝、金屬連鑄浸入式水口、熱電偶保護(hù)管、爐輥及窯具橫梁。

目的:長(zhǎng)期靜載+化學(xué)腐蝕下抗彎強(qiáng)度衰減≤20%。

6、電子/半導(dǎo)體制造

400–1200 ℃:晶圓處理用 SiC 懸臂梁、氧化鋁陶瓷基片、MOCVD 反應(yīng)室內(nèi)襯。

目的:防止高溫真空腔內(nèi)因強(qiáng)度不足產(chǎn)生顆粒污染。

7、核能與放射性環(huán)境

600–1200 ℃:TRISO 燃料包殼 SiC 層、反應(yīng)堆控制棒導(dǎo)向管。

目的:中子輻照后抗彎強(qiáng)度仍高于設(shè)計(jì)閾值。

8、醫(yī)療與牙科燒結(jié)支架

1000–1200 ℃:氧化鋯牙橋坯體、骨科陶瓷植入物高溫?zé)Y(jié)托架。

目的:確保燒結(jié)-冷卻階段支架不彎曲變形,保證產(chǎn)品尺寸精度。

只要陶瓷件“服役溫度 ≥ 400 ℃ 且同時(shí)承擔(dān)機(jī)械應(yīng)力”,就必須通過高溫抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)來驗(yàn)證其“熱-力”可靠性。

航空航天:噴管、翼前緣(1600℃)

燃?xì)廨啓C(jī):靜葉、動(dòng)葉(1400℃)

汽車部件:渦輪轉(zhuǎn)子、制動(dòng)盤(1100℃)

軍工防護(hù):導(dǎo)彈窗、裝甲(1600℃)

爐具窯具:坩堝、爐輥(1600℃)

電子半導(dǎo):晶圓梁、基片(1200℃)

核能包殼:SiC燃料層(1200℃)

醫(yī)療燒結(jié):牙橋托架(1200℃)