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2025-01-15 09:22本頁面
【正文】 低膨脹系數(shù)（ 34x106/℃ ） 高硬度，高強度 低摩擦系數(shù) 資源無限 材 料 性 能 Si3N4 SiC 高溫合金 密度（ g/cm3） 分解溫度（ ℃ ） 彎曲強度（ MPa） 室溫 1000℃ 彈性模量（ GPa） KIC 熱脹系數(shù)（ x106/℃ ） 熱導系數(shù) w/mk 最高使用溫度（ ℃ ） 1900 845 680 310 80 1500 2700 930 820 440 35 1650 —— —— —— 200 30100 12 —— 1100 表 8 Si3N4及 SiC在熱壓燒結(jié)狀態(tài)的性能及與高溫合金對比 2022航空宇航科學與技術(shù)全國博士生學術(shù)論壇 陶瓷的主要缺點是斷裂韌性（ KIC）太低，通過相變韌化、纖維 復合、提高純度、結(jié)構(gòu)及晶界控制，以及納米粉成型（超塑 性），其 KIC可與工程合金相近，但是存在一個致命弱點就是斷 裂的臨界缺陷太低（ 103mm級）。 缺陷臨界值（ mm） 鋼 D6AC 鋁合金（ 2022T651） 鈦（ 6Al4V） Si3N4 石英 ，由于缺陷的存在，性能分散 表 9 各種材料的缺陷臨界值 2022航空宇航科學與技術(shù)全國博士生學術(shù)論壇 012345 1 10 100 1000 10,000 Strength ?(MPa) 圖 18 各種工程材料強度與韌性的關(guān)系 Fracture toughness Kic (M1/2 Guideline for safe design Yield before fracture )(mmcK fIc ??)(2 mmcK fIc ??Engineering Alloy Engineering Ceramics Engineering Polymer posites Fracture before yield Polymer Foams 1mm 100mm 104mm 2022航空宇航科學與技術(shù)全國博士生學術(shù)論壇 金屬 陶瓷 斷裂幾率 ? 低韌性 難加工、成型 性能分散 價格高 圖 19 工程陶瓷相對金屬的性能分散度 2022航空宇航科學與技術(shù)全國博士生學術(shù)論壇 陶瓷具有十分誘人的優(yōu)點，但由于脆性問題不易 解決，不能用 于轉(zhuǎn)動件，但用于燃燒室、尾噴口、火焰穩(wěn)定器，甚至導向葉 片，纖維增強陶瓷都是可以考慮的，因為纖維增強陶瓷的缺口 敏感性大為改善。因此對脆性材料的設(shè)計思想和方法的改變可 以擴大其應用。 圖 20 不同材料比強度與工作溫度的關(guān)系 2022航空宇航科學與技術(shù)全國博士生學術(shù)論壇 ?MoSi2 正在開發(fā)中的高溫材料（導向葉片） 抗氧化、耐高溫（ 1600℃ ） 圖 21 幾種金屬間化合物與高溫合金性能對比 2022航空宇航科學與技術(shù)全國博士生學術(shù)論壇 ?材料在航空航天飛行器占十分重要的地位，沒有先進的材 料，飛行器不可能上天，上天以后往往因選材不當或工藝 的疏忽而失事。 例如： 1988年挑戰(zhàn)者號： O型密封環(huán) 2022年哥倫比亞飛船：泡沫陶瓷瓦 ?材料在不同階段的報廢所蒙受損失不同，以民機為例，設(shè) 計階段為 1，制造 10，試車 100，進入市場后 1,000，改型 10,000，發(fā)生災難性失事 100,000－ 1,000,000。 結(jié)束語 2022航空宇航科學與技術(shù)全國博士生學術(shù)論壇 ? 所以，航宇材料工作者必須具備： 有很強的責任心 深厚而廣泛的知識功底 團隊意識和愛國思想
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