北京力学会第ｔ８届学术年会论文集：实验力学
某型号陶瓷的高温力学性能测试
苏飞卢子兴熊吉
（北京航空航天大学固体力学研究所，１００１９１）
摘要：本文利用最高测试温度可达１７００＂Ｃ的高温力学实验系统，对某型号陶瓷在８００＂Ｃ至
１５５００Ｃ－之Ｎ的力学性能进行了测试，得出了该型陶瓷材料的弹性模量和弯曲强度。实验中
发现，当温度升至１１００１Ｃ时，材料的破坏形式仍为脆断，而当温度达到１２５０℃以后，该材
料基本失去了承载能力，试件没有发生脆性断裂，但有明显的塑性（残余）变形。
关键词：高温力学实验系统，力学性能测试，弹性模量，弯曲强度，塑性变形
一己Ｉ考、Ｊ１日
陶瓷或陶瓷复合材料是生产和制造近窄间高速飞行器的重要材料。据报道，超高速１５００。Ｃ以下进行，１５００。Ｃ至２０００℃之间陶瓷材料的力学性能测试基本上是一片空白。
二、某型号陶瓷材料的高温力学性能测试
实验系统由一个试验机和一个高温炉组成，试验机配有２ＫＮ的小量程力传感器以试件的尺寸：５０ｍｍｘ１０ｍｍＸ１．２ｒａｍ，测试前经检测没有发现宏观物理缺陷。采用
Ｖ４ｌ飞行器在再入过程中鼻锥和机翼前缘的温度可达２０００。Ｃ左右。在如此高的温度下，起着热防护作用的陶瓷材料的力学性能是超高速飞行器设计中的一个关键因素。然而由于热加载技术和高温央具制作上的区｛难，目前国内对陶瓷材料高温力学性能的测试一般在２．１关于实验系统提高测试精度，传感器采用循环水冷保护装置。炉内最高温度可达１７００℃，并可在１６００。Ｃ下长期Ｔ作。实验以陶瓷材料的三点弯和四点弯为主，夹具采用特制的ＳｉＣ材料制成，在１７００℃下具有足够的强度和刚度。为了提高测试效率，每次实验前可预先安放六个试件，在实验过程中由送样系统依次将这六个试件推至上压头下方进行实验。试件变形可由分辨率为ｌ∥ｍ的外接差动式引申计测试，炉内的高温试件与引申计之间由热膨胀系数很小的石英棒连接。测试系统如图１所示。２．２关于试件及测试方案三点弯曲（底座跨度３０ｍｍ）实验测试其不同温度下的弹性模量和弯曲强度，实验温度分别为８００℃、９５０℃、１１００℃、１２５０℃、１４００℃和１５５０℃。实验开始后以５ｍｍ／ｍｉｎ的速度加载，当压力大于１Ｎ时开始计时并测量变形，当压力小于ｌＮ时视为试件已断或失去承载能力，实验自动停止。实验过程中当温度处于１２５０。Ｃ以下时温升速度为１５．２５℃加加．之后减为５—１０℃加胁。
｜匕京∞学奇＊１８月学术｛奇论ｉ集宾验＾学
２．３实验结果■ｉ终脚Ｉ高温力学性旺实验系统图２高ｍ条件ｒ－＿＾弯曲实峨结果
根捌实验数据．可以计算上述陶瓷材料在不ｊ叫温度Ｆ的弯曲断裂强度和弹件模量，如表Ｉ所示。Ｉｌ｛图２和表１可知，随着温度的爿高，试件ｆｎ弯曲强度越来越低．但存１２５０’ｃ及以Ｆ温度时，试件的娈形反而随温度升高呈减小之势，弹性模量先增后减，在ｉｌＯＯ＇Ｃ时达到最大值ｉ７９８ＧＰａ，这个现蒙应ｔ，材料的氧化及其微观结构的改变有关。但当温度刊牟１４００Ｖ咀上时，试件基本上谴失丁承载能力，而且变形很大，对实验后的试件进行观察发现，８００。Ｃ、９５０＂Ｃ以及１１００＂Ｃ时的试件仍呈脆断破坏特征．１２５０＂Ｃ时的试件虽没断裂｛日有明弘裂纹．而】４００３２尤其是１５００。Ｃ时的试件有明显的弯曲残余，盘形仉没有宏观裂纹。相关试什的照片如罔３所示。
表１不１日温度下陶瓷材料的弯∞强皮＃弹性模壁
三、结论
本文对某型号陶瓷的高温条件下的力学性能（弯曲强度和弹性模量）进行了测试，最高测试温度达到１５５０＇ｃ。实验发现浚型陶瓷的弯曲强度随温度升高而降低，但弹性模量先增后减。陵现象疑勺材料的岛温氧化有关，有待ｊ。进步的研究。当温度升至１４００＇ｃ以上时，该型陶瓷材料基本上丧失了承线能力，氇性明显增强。
某型号陶瓷的高温力学性能测试
作者：
作者单位：苏飞， 卢子兴， 熊吉北京航空航天大学固体力学研究所，100191
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7712307.aspx
北京力学会第ｔ８届学术年会论文集：实验力学
某型号陶瓷的高温力学性能测试
苏飞卢子兴熊吉
（北京航空航天大学固体力学研究所，１００１９１）
摘要：本文利用最高测试温度可达１７００＂Ｃ的高温力学实验系统，对某型号陶瓷在８００＂Ｃ至
１５５００Ｃ－之Ｎ的力学性能进行了测试，得出了该型陶瓷材料的弹性模量和弯曲强度。实验中
发现，当温度升至１１００１Ｃ时，材料的破坏形式仍为脆断，而当温度达到１２５０℃以后，该材
料基本失去了承载能力，试件没有发生脆性断裂，但有明显的塑性（残余）变形。
关键词：高温力学实验系统，力学性能测试，弹性模量，弯曲强度，塑性变形
一己Ｉ考、Ｊ１日
陶瓷或陶瓷复合材料是生产和制造近窄间高速飞行器的重要材料。据报道，超高速１５００。Ｃ以下进行，１５００。Ｃ至２０００℃之间陶瓷材料的力学性能测试基本上是一片空白。
二、某型号陶瓷材料的高温力学性能测试
实验系统由一个试验机和一个高温炉组成，试验机配有２ＫＮ的小量程力传感器以试件的尺寸：５０ｍｍｘ１０ｍｍＸ１．２ｒａｍ，测试前经检测没有发现宏观物理缺陷。采用
Ｖ４ｌ飞行器在再入过程中鼻锥和机翼前缘的温度可达２０００。Ｃ左右。在如此高的温度下，起着热防护作用的陶瓷材料的力学性能是超高速飞行器设计中的一个关键因素。然而由于热加载技术和高温央具制作上的区｛难，目前国内对陶瓷材料高温力学性能的测试一般在２．１关于实验系统提高测试精度，传感器采用循环水冷保护装置。炉内最高温度可达１７００℃，并可在１６００。Ｃ下长期Ｔ作。实验以陶瓷材料的三点弯和四点弯为主，夹具采用特制的ＳｉＣ材料制成，在１７００℃下具有足够的强度和刚度。为了提高测试效率，每次实验前可预先安放六个试件，在实验过程中由送样系统依次将这六个试件推至上压头下方进行实验。试件变形可由分辨率为ｌ∥ｍ的外接差动式引申计测试，炉内的高温试件与引申计之间由热膨胀系数很小的石英棒连接。测试系统如图１所示。２．２关于试件及测试方案三点弯曲（底座跨度３０ｍｍ）实验测试其不同温度下的弹性模量和弯曲强度，实验温度分别为８００℃、９５０℃、１１００℃、１２５０℃、１４００℃和１５５０℃。实验开始后以５ｍｍ／ｍｉｎ的速度加载，当压力大于１Ｎ时开始计时并测量变形，当压力小于ｌＮ时视为试件已断或失去承载能力，实验自动停止。实验过程中当温度处于１２５０。Ｃ以下时温升速度为１５．２５℃加加．之后减为５—１０℃加胁。
｜匕京∞学奇＊１８月学术｛奇论ｉ集宾验＾学
２．３实验结果■ｉ终脚Ｉ高温力学性旺实验系统图２高ｍ条件ｒ－＿＾弯曲实峨结果
根捌实验数据．可以计算上述陶瓷材料在不ｊ叫温度Ｆ的弯曲断裂强度和弹件模量，如表Ｉ所示。Ｉｌ｛图２和表１可知，随着温度的爿高，试件ｆｎ弯曲强度越来越低．但存１２５０’ｃ及以Ｆ温度时，试件的娈形反而随温度升高呈减小之势，弹性模量先增后减，在ｉｌＯＯ＇Ｃ时达到最大值ｉ７９８ＧＰａ，这个现蒙应ｔ，材料的氧化及其微观结构的改变有关。但当温度刊牟１４００Ｖ咀上时，试件基本上谴失丁承载能力，而且变形很大，对实验后的试件进行观察发现，８００。Ｃ、９５０＂Ｃ以及１１００＂Ｃ时的试件仍呈脆断破坏特征．１２５０＂Ｃ时的试件虽没断裂｛日有明弘裂纹．而】４００３２尤其是１５００。Ｃ时的试件有明显的弯曲残余，盘形仉没有宏观裂纹。相关试什的照片如罔３所示。
表１不１日温度下陶瓷材料的弯∞强皮＃弹性模壁
三、结论
本文对某型号陶瓷的高温条件下的力学性能（弯曲强度和弹性模量）进行了测试，最高测试温度达到１５５０＇ｃ。实验发现浚型陶瓷的弯曲强度随温度升高而降低，但弹性模量先增后减。陵现象疑勺材料的岛温氧化有关，有待ｊ。进步的研究。当温度升至１４００＇ｃ以上时，该型陶瓷材料基本上丧失了承线能力，氇性明显增强。
某型号陶瓷的高温力学性能测试
作者：
作者单位：苏飞， 卢子兴， 熊吉北京航空航天大学固体力学研究所，100191
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7712307.aspx