Vol.18 No.6 赵海雷等：；刚玉莫来石氮化硼系复合材料的热疲劳性能 ·569· 数.将(2)式代人(1)式可得： W-ra-2)fam(aej45+495/epe/R7 (3) Tmax为常数时： N=K'△T-n (4) △T为常数时： N=K"exp (2 RTmax) (5) Tnn为常数时： N=K"(AT)-"exp (2/RTma) (6) 强制传热对陶瓷材料的损坏程度极为严重，对评价该材料的疲劳行为更有说明性，因而 本文采用急冷急热的强制传热实验方案.材料疲劳寿命的分析也采用强制传热条件下推导出 的寿命公式.在本实验中，通过分别固定温差△T、改变最高温度Tmx或固定Tmx改变温差 △T,来测定试样的疲劳寿命，参考公式(4)，(5)求出应力强度因子指数n和亚临界裂纹扩 展激活能Q 2试验方法 热疲劳试验是在高低温炉间进行的.试样在高温和低温间多次热循环，直到破坏，记录热 循环时的高低温度值及试样所经受的热循环次数，试样的破坏是以墨水在试样表面着色后出 现肉眼明显可见的裂纹为标准， 3结果与讨论 在以氧化物为基质和以氨化硼为基质的两类试样中，分别选择有代表性的试样 ZCM-BN,ZCM-BN,与BN-ZCM,BN-ZCM,进行热疲劳试验.试样的配比见表1， 热疲劳试验结果见表2和表3.由表中试验数据 表1试样的组成（质量分数），% 可以看出，ZCM一BN,试样的抗热疲劳性能好 试样 ZO2tAlO+莫来石BN 于ZCM-BN试样，BN-ZCM,试样的抗热疲 ZCM-BNI 90 10 劳性能好于BN-ZCM,.也就是说，在氧化物基 ZCM-BN; 70 30 质中引入BN,可以改善材料的抗热疲劳性能，而 BN-ZCMI 10 90 在BN基质中引人过多氧化物，对材料的抗热疲 BN-ZCM3 30 70 芳性能不利.对这些实验结果用N,=K'(AD"及N,=K”exp(但/RTm)两种模型进行线性 回归分析，以lnN对n(△)作图，斜率便是-n,以nN对？/Tmx作图，斜率便是2/R.对 所有数据进行回归处理的结果见图1至图2.各试样的应力强度因子指数及亚临界裂扩展 的激活能Q和回归分析的相关系数见表4及表5. 由表4可以看出，ZCM-BN,试样的应力强度因子指数n大于ZCM-BN,试样， BN-ZCM,的n值大于BN-ZCM,试样.由于n的大小代表着亚临界裂纹扩展速度的快慢， 所以，在氧化物基质中引人BN,可以提高材料的抗热疲劳性能.但是，在BN基质中引人氧化赵海 雷等 铬 刚玉 莫来石 一 氮化硼 系复合材料 的热疲劳性 能 数 将 式代 入 式 可 得 一一一乓一一 二 ’ ‘ 一 产 ‘ ’ 一 ‘ ， “ 揣 飞 ， · ‘ ， ‘ · ，， ‘ ” ，二 ‘ “ 一， 为 常数 时 万 尤 ‘ △了一 ” △ 为 常数 时 万 尤 “ 、 尺 几 。 为 常数 时 万 犬 ，“ 乙乃 一 ” 天 强 制 传热 对陶 瓷材 料 的损 坏程 度 极 为严 重 ， 对评 价 该 材 料 的疲 劳行 为更有 说 明性 ， 因而 本文采 用 急冷 急 热 的强 制 传 热 实验 方 案 材料 疲 劳 寿命 的分 析也 采 用 强 制传 热条件 下 推 导 出 的 寿命公 式 在 本 实验 中 ， 通 过 分 别 固定 温 差乙 、 改 变 最 高 温 度 或 固定 、 改 变 温 差 乙 ， 来 测 定 试 样 的 疲 劳 寿命 ， 参 考 公 式 ， 求 出 应 力 强 度 因 子 指 数 和 亚 临 界 裂 纹 扩 展激 活 能 · 试验方法 热 疲 劳 试验是 在 高低 温 炉 间进行 的 试样 在 高温 和 低 温 间多 次热循 环 ， 直 到破 坏 ， 记 录热 循 环 时 的高低 温度值及 试样 所 经 受 的热循 环 次数 试样 的破 坏是 以 墨 水 在 试样 表 面着 色后 出 现 肉眼 明显可 见 的裂 纹 为标 准 结果与讨论 在 以 氧 化 物 为 基 质 和 以 氮 化 硼 为 基 质 的 两 类 试 样 中 ， 分 别 选 择 有 代 表 性 的 试 样 一 ， 一 ， 与 一 ，， 一 ， 进行 热疲 劳 试验 · 试样 的 配 比见表 ， ， 热疲 劳 试验 结 果 见 表 和 表 由表 中试 验 数 据 表 试样的组成‘质，分数 ， 可 以 看 出 ， 一 试 样 的抗 热 疲 劳 性 能 好 试样 十 。 莫来石 于 一 试 样 ， 一 试 样 的抗 热 疲 一 ， 劳性 能 好 于 一 · 也 就 是 说 ， 在 氧化 物 基 · ， 质 中引人 ， 可 以 改 善材料 的抗 热疲 劳性 能 ， 而 一 在 基质 中引人 过 多 氧 化 物 ， 对材料 的抗 热 疲 一 ， 劳性 能不利 对这些 实验结果 用 从 一 ’ 乙乃 一 “ 及 从 ’ ‘ 两 种模 型进 行线性 回 归分 析 ， 以 从对 △乃 作 图 ， 斜 率便是 一 。 ， 以 从对 、 作 图 ， 斜 率便 是 对 所 有 数据 进行 回 归处 理 的结 果 见 图 至 图 各 试样 的应 力 强 度 因子 指 数 及 亚 临界 裂 扩 展 的激 活 能 和 回 归分 析 的相 关系数见 表 及 表 由 表 可 以 看 出 ， 一 ， 试 样 的 应 力 强 度 因 子 指 数 。 大 于 一 试 样 ， 一 的 ” 值 大 于 一 试样 · 由于 。 的大 小 代表着 亚 临界 裂 纹扩展 速 度 的快慢 ， 所 以 ， 在 氧化 物基 质 中引人 ， 可 以 提 高材料 的抗 热疲 劳性 能 但是 ， 在 基 质 中引人 氧化