tin tức công ty về Nghiên cứu điển hình: Ứng suất gây ra bởi Gradient Nhiệt trong các bộ phận SiC

Trong các ứng dụng nhiệt độ cao, các bộ phận SiC thường được lựa chọn vì khả năng chịu nhiệt tuyệt vời của chúng.

Tuy nhiên, trong quá trình vận hành thực tế, một số bộ phận có biểu hiện:

• Nứt
• Hư hỏng cục bộ
• Giảm tuổi thọ

Ngay cả khi giới hạn nhiệt độ không bị vượt quá.

Hư hỏng thường xảy ra:

• Ở các cạnh hoặc góc
• Gần các vùng tiếp xúc hoặc ràng buộc
• Không có biến dạng đồng đều

Điều này cho thấy:

Vấn đề không phải là bản thân nhiệt độ, mà là sự phân bố nhiệt độ

Gradient nhiệt đề cập đến:

Sự chênh lệch nhiệt độ trong một bộ phận

Ví dụ:

• Vùng nóng: 1400–1600°C
• Vùng mát hơn: thấp hơn đáng kể

Khi tồn tại gradient nhiệt:

• Các bộ phận khác nhau của bộ phận giãn nở khác nhau
• Ứng suất nội bộ được tạo ra

Điều này dẫn đến:

Ứng suất nhiệt mà không có tải trọng bên ngoài

Quá trình có thể được mô tả như sau:

1. Gia nhiệt hoặc làm mát không đồng đều
2. Sự giãn nở nhiệt khác biệt
3. Sự phát triển ứng suất nội bộ
4. Sự tập trung ứng suất tại các điểm tới hạn
5. Khởi phát vết nứt

Các đặc điểm điển hình bao gồm:

• Vết nứt ở các cạnh hoặc góc
• Hư hỏng gần các bộ phận hỗ trợ hoặc ràng buộc
• Không có dấu hiệu quá tải rõ ràng

Hư hỏng có vẻ "bất ngờ"

Mặc dù SiC có:

• Độ giãn nở nhiệt thấp
• Độ ổn định nhiệt độ cao

Nó vẫn trải qua:

Ứng suất nhiệt khi gradient đủ lớn

Ứng suất nhiệt bị ảnh hưởng bởi:

• Chênh lệch nhiệt độ (ΔT)
• Tốc độ gia nhiệt
• Tốc độ làm mát
• Hình dạng bộ phận
• Điều kiện hỗ trợ

Nhiệt độ đơn thuần không gây hư hỏng

Chênh lệch nhiệt độ thì có

Để giảm ứng suất gradient nhiệt trong các hệ thống nhiệt độ cao, các kỹ sư thường tập trung vào:

• tránh gia nhiệt hoặc làm mát nhanh,
• cải thiện tính đồng nhất nhiệt độ,
• tối ưu hóa hình dạng bộ phận,
• và giảm thiểu ràng buộc tại các điểm hỗ trợ.

Đối với các ứng dụng lò nung đòi hỏi khắt khe, các bộ phận silicon carbide thiêu kết không áp lực (SSiC) mật độ cao được sử dụng rộng rãi vì độ ổn định nhiệt tuyệt vời, độ dẫn nhiệt cao và hiệu suất cấu trúc đáng tin cậy ở nhiệt độ cao.Kết luậnỨng suất do gradient nhiệt gây ra là:

Nó độc lập với tải trọng cơ học bên ngoài.

Điểm chính cần ghi nhớ

Nhiều hư hỏng ở nhiệt độ cao không phải do:

Nhiệt độ tối đa

• Mà là do:
• Gradient nhiệt trong hệ thống