需要進行陶瓷高溫抗彎強度試驗的有哪些？

凡是在“高溫下承受機械應力、且一旦斷裂就可能引發安全事故或功能失效”的陶瓷件,都需要做高溫抗彎強度試驗。可歸納為 8 大類用途:

1、航空航天熱結構

1600–1800 ℃:C/SiC 火箭噴管、超高溫陶瓷(ZrB?/SiC)翼前緣、天線罩。

目的:保證再入段氣動熱-力耦合下不發生災難性斷裂。

2、燃氣與蒸汽輪機

1200–1400 ℃:Si3N4 或 SiC 靜葉、動葉、隔熱瓦、燃燒室襯套。

目的:葉片離心載荷 + 熱沖擊下強度裕度≥2 倍。

3、汽車/軌道交通高溫部件

900–1100 ℃:渦輪增壓器轉子、排氣歧管襯套、制動盤陶瓷鑲塊。

目的:驗證 10次熱循環后的剩余強度,防止高速行駛碎裂。

4、軍工與彈道防護

500–1600 ℃:透明 Al?O? 導彈觀測窗、SiC 輕質裝甲、炮口制退器襯套。

目的:高溫燃氣沖擊與瞬時機械沖擊疊加工況下的生存性。

5、能源與工業爐

1300–1600 ℃:熔融玻璃坩堝、金屬連鑄浸入式水口、熱電偶保護管、爐輥及窯具橫梁。

目的:長期靜載+化學腐蝕下抗彎強度衰減≤20%。

6、電子/半導體制造

400–1200 ℃:晶圓處理用 SiC 懸臂梁、氧化鋁陶瓷基片、MOCVD 反應室內襯。

目的:防止高溫真空腔內因強度不足產生顆粒污染。

7、核能與放射性環境

600–1200 ℃:TRISO 燃料包殼 SiC 層、反應堆控制棒導向管。

目的:中子輻照后抗彎強度仍高于設計閾值。

8、醫療與牙科燒結支架

1000–1200 ℃:氧化鋯牙橋坯體、骨科陶瓷植入物高溫燒結托架。

目的:確保燒結-冷卻階段支架不彎曲變形,保證產品尺寸精度。

只要陶瓷件“服役溫度 ≥ 400 ℃ 且同時承擔機械應力”,就必須通過高溫抗彎強度試驗來驗證其“熱-力”可靠性。

航空航天:噴管、翼前緣(1600℃)

燃氣輪機:靜葉、動葉(1400℃)

汽車部件:渦輪轉子、制動盤(1100℃)

軍工防護:導彈窗、裝甲(1600℃)

爐具窯具:坩堝、爐輥(1600℃)

電子半導:晶圓梁、基片(1200℃)

核能包殼:SiC燃料層(1200℃)

醫療燒結:牙橋托架(1200℃)