ZrB2基超高溫陶瓷材料抗熱沖擊性能研究進展

趙銀霜，程 想，王玲玲，孔德文，曹俊鑫

(貴州大學土木工程學院，貴陽 550025)

0 引 言

ZrB2基超高溫陶瓷材料具有3 000 ℃以上的高熔點，擁有優良的高溫綜合性能，其高溫抗氧化與耐燒蝕性能尤為突出[1-2]，這些優異的性能使其在高溫環境下能夠保持一定的物理和化學穩定性。而高溫、高速的極端使用環境對超高溫陶瓷材料的高溫力學性能與抗熱沖擊性能提出了嚴峻的挑戰。在高溫力學性能研究方面，國內外研究學者已開展了該類材料高溫強度、高溫彈性模量以及高溫斷裂韌性測試與表征的工作，并建立了考慮溫度效應的高溫強度與高溫斷裂韌性預測模型，結果顯示，溫度是影響ZrB2基超高溫陶瓷材料力學性能的重要因素[3-6]。對于ZrB2基超高溫陶瓷材料抗熱沖擊性能的研究，目前仍以實驗測試與表征為主，用臨界溫差來衡量抗熱沖擊性能[7-9]，同時一些學者也建立了該類材料的熱沖擊失效準則[10-11]與抗熱沖擊性能表征模型[12]，力爭能夠準確評價ZrB2基超高溫陶瓷材料的抗熱沖擊性能。但鑒于ZrB2-SiC材料的本征脆性，驟變的內外溫差使超高溫陶瓷材料產生較大的熱應力，出現初始裂紋，后續的裂紋擴展將會導致材料失效破壞。因此，抗熱沖擊性能仍是ZrB2基超高溫陶瓷材料工程應用的主要限制因素，相關研究與評價方法也是超高溫陶瓷復合材料研究領域的熱點科學問題。

從理論、實驗及數值模擬三個方面，介紹了超高溫陶瓷材料抗熱沖擊性能的研究進展，主要討論了添加相與結構形式對ZrB2基超高溫陶瓷材料抗熱沖擊性能的影響。……