张磊磊
,
付前刚
,
李贺军
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.09.05
超高温材料是航天飞行器长时飞行、大气层再入飞行和跨大气层飞行不可或缺的关键材料,其直接影响了航天飞行器的研制进程并对飞行试验的成败起到了至关重要的作用.综述了C/C复合材料、陶瓷基复合材料、碳化物超高温陶瓷、硼化物超高温陶瓷及氮化物超高温陶瓷等超高温材料近年来的最新研究成果,重点评述了C/C复合材料的组织形成机理、疲劳特性、基体改性及抗氧化行为,Cf/SiC及SiCf/SiC陶瓷基复合材料和超高温陶瓷在制备工艺、力学性能、抗氧化和抗烧蚀等方面的国内外研究现状,探讨了常用儿种超高温材料的优缺点并分析了其研究重点,提出了超高温材料当前研究中存在的主要问题,指出 了超高温材料未来的研究目标和发展方向.
关键词:
C/C复合材料
,
碳化物
,
硼化物
,
氮化物
,
超高温陶瓷
周印佳
,
孟松鹤
,
解维华
,
金华
,
杜善义
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151126.002
超高温陶瓷材料暴露于极端高温飞行环境中会导致其发生氧化,表面生成的氧化物具有不同的热物性从而对传热过程造成影响。针对预氧化的 ZrB2和 ZrB2-SiC,基于氧化模型预测氧化层(ZrO2、B2 O3、SiO2和 SiC耗尽层)厚度,利用有限元建立圆柱形代表性体积单元,并与外部高超声速流场的 CFD (Computational Fluid Dy-namics)求解器相耦合,研究了高温氧化对超高温陶瓷材料的耦合传热的影响。计算中采用分区求解方法,通过耦合界面处非匹配网格间的插值完成实时数据交换,实现了基于 Navier-Stokes 方程的流动求解器与有限元求解器的多场耦合计算。ZrB2、ZrB2-SiC 以及氧化生成物的热物性均为温度相关,通过理论计算给出了 B2 O3挥发及SiC耗尽导致的多孔结构的有效热导率和有效比热容。瞬态耦合传热分析的结果表明：ZrB2在预氧化后其热阻能力略有提高,ZrB2-SiC氧化前后的热阻变化很小,并且在相同流动环境条件下,氧化后ZrB2的热阻能力高于氧化后ZrB2-SiC的热阻能力。
关键词:
超高温陶瓷
,
氧化
,
耦合传热
,
数值模拟
,
CFD
,
有限元法
