超高温陶瓷材料抗热震机制与评价理论研究

本项目以高超声速服役环境对材料的耐温极限和抗热震性能、高温氧化和复杂载荷条件下的高温强韧化提出的苛刻要求，开展二元和三元ZrB2和HfB2基复合陶瓷体系材料的抗热震性能的理论与实验研究。重点研究在高温环境下，材料性能测量的宏、细、微观实验方法，通过等离子体电弧加热器的吹风试验，测试材料抗热震损伤能力，找到影响材料热冲击抗力的主要控制因素，建立合理的热冲击抗力表征参数。分析微裂纹缺陷以及微结构组织变化对材料抗热冲击、高温强度以及断裂韧性的影响规律，基于材料微结构特征参量的分析，建立热/力耦合条件下防热材料的热冲击损伤分析模型和演化动力学方程。通过多虚拟裂纹扩展技术和多尺度算法模拟超高温材料的破裂与损伤临界行为，给出超高温材料高温损毁判据，为实现超高温陶瓷材料"高温强韧化"机制和途径提供理论基础。