กรณีศึกษา: ความเค้นที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิในส่วนประกอบ SiC

ในการใช้งานในอุณหภูมิสูง สารประกอบ SiC มักถูกเลือกสําหรับความทนความร้อนที่ดีที่สุดของพวกเขา

อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง ส่วนประกอบบางส่วนแสดงให้เห็นว่า

• การแตก
• ความเสียหายในพื้นที่
• อายุการใช้งานที่ลดลง

แม้ว่าอุณหภูมิจะไม่เกิน

ความล้มเหลวมักเกิดขึ้น:

• ในขอบหรือมุม
• ใกล้เขตสัมผัสหรือเขตจํากัด
• ไม่มีการปรับปรุงรูปแบบแบบเดียวกัน

นี่แสดงให้เห็นว่า

ปัญหาไม่ใช่อุณหภูมิ แต่การกระจายอุณหภูมิ

ภาวะอุณหภูมิหมายถึง

ความแตกต่างของอุณหภูมิภายในส่วนประกอบ

ตัวอย่างเช่น

• โซนร้อน 1400 ∼ 1600 °C
• เขตเย็นกว่า: ต่ํากว่ามาก

เมื่อมีอุณหภูมิ:

• ส่วนต่าง ๆ ของส่วนประกอบจะขยายออกไปต่างกัน
• ความเครียดภายในเกิด

ผลก็คือ:

ความเครียดทางความร้อนโดยไม่มีภาระภายนอก

กระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ว่า:

1. การทําความร้อนหรือทําความเย็นที่ไม่เหมือนกัน
2. การขยายความร้อนต่าง
3. การพัฒนาความเครียดภายใน
4. ความเข้มข้นที่จุดสําคัญ
5. การเริ่มต้นการแตก

ลักษณะเฉพาะประเภทประกอบด้วย

• ช่องแตกที่ขอบหรือมุม
• ความเสียหายที่ใกล้กับตัวสนับสนุนหรือตัวจํากัด
• ไม่มีสัญญาณที่ชัดเจนของความอ้วน

ความล้มเหลวปรากฏ "ไม่คาดคิด"

แม้ SiC จะมี:

• การขยายความร้อนต่ํา
• ความมั่นคงในอุณหภูมิสูง

มันยังมีประสบการณ์:

ความเครียดทางความร้อนเมื่อแนวชันใหญ่พอ

ความเครียดทางความร้อนถูกส่งผลกระทบจาก:

• ความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT)
• อัตราการทําความร้อน
• อัตราการเย็น
• กณิตศาสตร์ส่วนประกอบ
• เงื่อนไขการช่วยเหลือ

อุณหภูมิเพียงอย่างเดียวไม่ได้ทําให้เกิดความล้มเหลว

ความแตกต่างของอุณหภูมิ

เพื่อลดความเครียดของอุณหภูมิในระบบอุณหภูมิสูง นักวิศวกรมักจะเน้น:

• การหลีกเลี่ยงการทําความร้อนหรือทําความเย็นอย่างรวดเร็ว
• การปรับปรุงความเหมือนกันของอุณหภูมิ
• การปรับปรุงรูปแบบของส่วนประกอบ
• และลดความกดดันที่รองรับให้น้อยที่สุด

สําหรับการใช้งานในเตาอบที่ต้องการส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์บิด (SSiC) ที่ไม่อัดแรงใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากความมั่นคงทางความร้อนที่ดีมาก, ความสามารถในการนําความร้อนสูง และการทํางานของโครงสร้างที่มีความน่าเชื่อถือในอุณหภูมิสูง

ความตึงเครียดที่เกิดจากความร้อนคือ:

กลไกความเครียดภายในที่เกิดจากการกระจายอุณหภูมิที่ไม่เท่าเทียมกัน

มันเป็นอิสระจากภาระกลภายนอก

ความล้มเหลวในอุณหภูมิสูงหลายอย่างไม่ได้เกิดจาก:

• ความแข็งแรงของวัสดุ
• อุณหภูมิสูงสุด

แต่โดย:

การปรับปรุงความร้อนในระบบ