纳米内晶型ZrB2陶瓷基复合材料的热冲击损伤机制与控制方法研究

本项目采用纳米SiC颗粒为第二相与ZrB2基体复合，制备出具有纳米内晶型结构的ZrB2陶瓷基复合材料，探讨纳米内晶型结构的形成机理。通过热冲击试验及数值模拟方法，考察热冲击过程中纳米内晶型结构的演变规律，建立合理的材料热冲击阻力表征参数，分析材料微观结构、材料性能、尺寸效应及不同热冲击参数对热冲击损伤的影响，阐述热冲击损伤过程中裂纹萌生特征及裂纹扩展模式，揭示纳米内晶型ZrB2陶瓷基复合材料热冲击损伤机制，提出改善纳米内晶型ZrB2陶瓷基复合材料抗热冲击损伤的控制方法。

ZrB2具有较高的熔点和硬度、低的密度、良好的热导率和电导率以及优异的化学稳定性和耐磨性，是一种非常有前途的高温结构材料。但是它具有脆性大、热冲击性能差和烧结温度高等缺点。采用纳米SiC颗粒作第二相来强韧化ZrB2陶瓷基复合材料，使其在材料制备中形成纳米内晶型结构，可极大地改善材料的断裂强度、断裂韧性以及高温性能，同时提高材料的硬度、弹性模量、Weibull模数，对材料的抗热冲击性能产生有利的影响。由于纳米内晶型结构的存在，材料在热冲击作用下可以消减应力峰、缓和应力集中、吸收能量，从而延缓裂纹的萌生与扩展，提高抗热冲击性能。本项目采用纳米SiC颗粒为第二相与ZrB2基体复合，制备出了具有纳米内晶型结构的ZrB2陶瓷基复合材料，探讨纳米内晶型结构的形成机理。通过热冲击试验及数值模拟方法，考察热冲击过程中纳米内晶型结构的演变规律，建立合理的材料热冲击阻力表征参数，分析材料微观结构、材料性能、尺寸效应及不同热冲击参数对热冲击损伤的影响，阐述热冲击损伤过程中裂纹萌生特征及裂纹扩展模式，揭示纳米内晶型ZrB2陶瓷基复合材料热冲击损伤机制，提出改善纳米内晶型ZrB2陶瓷基复合材料抗热冲击损伤的控制方法。