【摘 要】
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在航天航空和武器装备领域,超高温陶瓷基复合材料热结构具有高熔点、高热导率、力学性能强、比C/C复合材料更好的抗氧化性等一系列优异的性能。超高温陶瓷复合材料热辐射性能
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在航天航空和武器装备领域,超高温陶瓷基复合材料热结构具有高熔点、高热导率、力学性能强、比C/C复合材料更好的抗氧化性等一系列优异的性能。超高温陶瓷复合材料热辐射性能是其使用时的最重要参考数据和进行热防护设计的关键参数,它将极大地影响超高温陶瓷热结构部件的工作效能及其使用寿命。本文系统地研究了温度、表面特性、材料组分、高温氧化处理对超高温陶瓷复合材料热辐射特性能的影响。通过理论计算推导出材料表面发射率随温度的变化趋势,结果表明,材料表面的发射率是随着温度的升高而降低。为了得出材料表面发射率的影响因素,分别对ZrB2+20vol%SiC(ZS)、ZrB2+20vol%SiC+3vol%Si3N4(ZSN)复合材料进行的不同波段的发射率的测试实验,研究了表面特征对超高温陶瓷复合材料的热辐射性能的影响,发现对其进行抛光后,发射率明显降低;在对ZS进行高温氧化处理后,其表面生成ZrO2、SiO2氧化膜,此时总发射率有所升高;对ZS、ZSN复合材料在0.75~1.1μm波段进行了发射率的测试实验,结果表明,ZSN比ZS复合材料的发射率有较明显升高。在大量实验及理论推导的基础上,对超高温陶瓷材料辐射机理进行了分析研究;在预定承受温度范围,对材料辐射特性进行了动态、静态两方面的测试;得出了辐射特性的影响因素;基于对辐射防热的分析研究论证材料的热耗散机制,并且对其辐射防热效率进行测量评估。
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