需要进行陶瓷高温抗弯强度试验的有哪些？

凡是在“高温下承受机械应力、且一旦断裂就可能引发安全事故或功能失效”的陶瓷件,都需要做高温抗弯强度试验。可归纳为 8 大类用途:

1、航空航天热结构

1600–1800 ℃:C/SiC 火箭喷管、超高温陶瓷(ZrB?/SiC)翼前缘、天线罩。

目的:保证再入段气动热-力耦合下不发生灾难性断裂。

2、燃气与蒸汽轮机

1200–1400 ℃:Si3N4 或 SiC 静叶、动叶、隔热瓦、燃烧室衬套。

目的:叶片离心载荷 + 热冲击下强度裕度≥2 倍。

3、汽车/轨道交通高温部件

900–1100 ℃:涡轮增压器转子、排气歧管衬套、制动盘陶瓷镶块。

目的:验证 10次热循环后的剩余强度,防止高速行驶碎裂。

4、军工与弹道防护

500–1600 ℃:透明 Al?O? 导弹观测窗、SiC 轻质装甲、炮口制退器衬套。

目的:高温燃气冲击与瞬时机械冲击叠加工况下的生存性。

5、能源与工业炉

1300–1600 ℃:熔融玻璃坩埚、金属连铸浸入式水口、热电偶保护管、炉辊及窑具横梁。

目的:长期静载+化学腐蚀下抗弯强度衰减≤20%。

6、电子/半导体制造

400–1200 ℃:晶圆处理用 SiC 悬臂梁、氧化铝陶瓷基片、MOCVD 反应室内衬。

目的:防止高温真空腔内因强度不足产生颗粒污染。

7、核能与放射性环境

600–1200 ℃:TRISO 燃料包壳 SiC 层、反应堆控制棒导向管。

目的:中子辐照后抗弯强度仍高于设计阈值。

8、医疗与牙科烧结支架

1000–1200 ℃:氧化锆牙桥坯体、骨科陶瓷植入物高温烧结托架。

目的:确保烧结-冷却阶段支架不弯曲变形,保证产品尺寸精度。

只要陶瓷件“服役温度 ≥ 400 ℃ 且同时承担机械应力”,就必须通过高温抗弯强度试验来验证其“热-力”可靠性。

航空航天:喷管、翼前缘(1600℃)

燃气轮机:静叶、动叶(1400℃)

汽车部件:涡轮转子、制动盘(1100℃)

军工防护:导弹窗、装甲(1600℃)

炉具窑具:坩埚、炉辊(1600℃)

电子半导:晶圆梁、基片(1200℃)

核能包壳:SiC燃料层(1200℃)

医疗烧结:牙桥托架(1200℃)