许多工业和商业应用需要在加热或冷却期间温度发生突然变化的条件。这种突然的温度变化称为热冲击,这些冲击会显着影响所使用的材料。因此,需要使用冷热冲击箱对产品进行冷热冲击试验,以检验产品的热冲击性能,并且需要寻找抗热震材料以承受如此巨大的温度变化。
什么是抗热震性?
材料中的热冲击是温度梯度和快速温度变化的结果,它们出现在具有特殊缺陷或使用不当的材料中,这种梯度可能会导致材料内部不同位置的随机膨胀,因此,应力和应变区在操作过程中开始发展,在整个材料中产生裂纹。这种应力可能高于正常加载循环应力,甚至高于材料的极限拉伸强度,这些会降低材料的延展性和疲劳寿命。
能够抵抗温度快速和突然变化的正确材料,称为抗热震材料。通常,具有低热膨胀系数 (CTE) 和高导热率的材料被认为是抗热冲击的最佳材料。另一方面,具有高 CTE 和低热导率的材料最容易受到热冲击。
可以通过降低热梯度或增强材料的坚固性来提高抗热震性,或者选择高度坚固的材料。材料的抗热震能力,与材料的导热性和极限拉伸强度成正比,与材料的 CTE 和弹性模量成反比。
抗热震材料
材料的热冲击行为是决定材料是否适用于特定应用的关键参数,尤其是在高温下的应用,确保不存在因热冲击导致机械故障风险的安全和实用的方法是选择能够承受重大热冲击并保持完整功能的材料。
能够承受广泛温度变化的常见材料包括氮化硅 (Si3N4 ) 和陶瓷基复合材料,例如碳纤维增强碳化锆 (C/C-ZrC) 和碳纤维增强碳化硅 (C /C-碳化硅)。这些材料用于航空和航天应用。