基于sic晶体材料的非侵入式测温技术研究

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1、Y摘要航空发动机是飞机的心脏，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。它的研制是一项复杂的系统性工程，涉及到空气动力学、传热传质学、结构强度、以及试验和测试技术等多个学科。温度测量是航空发动机研制中的一项主要试验测试内容，其中航空发动机高温测量和转动件测温是温度测量的主要难题。一些资料中提到国外研究了一种新型的SiC晶体测温技术，可以解决这一难题。由于涉及军事技术的封锁我国尚未掌握该技术，为此我们开展了基于SiC晶体材料的测温技术研究，研究结果如下：1.新型的SiC晶体测温技术是基于SiC晶体受中子辐照产生的缺陷在退火过程中有规律回复的原理。我们所研究的这种测温方法不同于常规的测温方法，

2、它是一种非侵入式测量方法，能解决航空发动机高温部件和转动件温度测量的难题。2.研究测温用SiC晶体材料的选取方法。提出了使用6H-SiC作为测温晶体的材料，实现测温晶体材料的国产化。中子辐照产生的缺陷浓度与SiC晶体生长过程中形成的原始缺陷有关，因此要求在6H-SiC晶体生长时掺杂以提高原始缺陷，实现SiC晶体中子辐照时提高缺陷浓度，从而使SiC晶体测温的测温范围提高到1600℃，高于国外的1400℃。3.使用核裂变反应堆的中子源实现6H-SiC晶体的中子辐照，6H-SiC晶体辐照损伤后产生大量的晶体缺陷，通过四种材料分析测试方法验证晶体缺陷的大量产生。4.研究SiC晶体测温的温度判读方法

3、。分析比较四种材料分析测试方法，提出了SiC测温晶体温度判读的XRD法，通过退火实验和分析测试得出SiC测温晶体的晶面间距d和半高宽FWHM与晶体退火温度的规律性关系，其中半高宽FWHM参数表征的测温范围是600~1600℃，更适合于航空发动机的高温测量，并且准确性更高。提出了6H-SiC测温晶体的温度校准标定方法，通过温度校准标定建立了SiC晶体测温的温度定标曲线，作为本课题研究的6H-SiC测温晶体的温度判读标准。5.通过晶体测温应用试验，在某航空发动机涡轮叶片壁温的测试试验中，验证了SiC测温晶体在航空发动机测温中的工程实用性。新型的SiC晶体测温技术，它是一种非侵入式的测温方法，具

4、有微尺寸、微重量、无引线的优点，我们的研究成果突破国外对晶体测温技术的封锁，并将测试温度提高到1600℃，为我国航空发动机研制提供一种先进的测温手段。关键词：航空发动机测温SiC晶体非侵入半高宽ABSTRACTAstheheartofaircrafts,aeroengineareanimportantembodimentofnationaltechnology,industryanddefensecapacities.Aeroenginedevelopmentisacomplicatedandsystematicprojectinvolvingmanysubjectssuchasaerod

5、ynamics,heatandmasstransfer,structuralstrengthaswellastestingandmeasuringtechniques.Thermometryisamaintestingandmeasuringcontentintheresearchanddevelopmentofaeroengine.Hereinto,thepyrometryandrotationalcomponentsthermometryofaeroenginearethemajordifficultiesofthermometry.Someinformationmentionedth

6、atanew-typeSiCcrystalthermometrytechnologythatstudiedinabroadcansolvetheseproblems.Duetoitinvolvesinthemilitarytechnologyblockadethatourcountryhasnotmasteredyet,wecarriedoutthermometrytechnologyresearchbasedonSiCcrystalmaterial.1.Thenew-typethermometrytechnologyofSiCcrystalisbasedontheregularrever

7、tibleprincipleofSiCcrystaldefectthatcausedbyneutronirradiationduringannealingprocess.Thethermometrymethodweresearchedisdifferentfromconventionalmethod,whichisanon-intrusivemeasuringmethodandcansolvethedifficultyo