● 摘要
脆性陶瓷材料的热震开裂一直是制约其优异性能发挥的主要因素之一。陶瓷材料由于其耐高温、抗氧化、耐磨损的性能在航空领域得到广泛应用，但其在热震环境下很容易产生裂纹并发生破坏。因此研究陶瓷材料热震开裂机理和规律是非常必要的，对提高陶瓷抗热冲击性能具有重要的理论和应用价值。
热震开裂问题的研究主要通过实验、理论分析和数值模拟相结合的方法进行。本文中主要通过实验分析和数值模拟相结合的方法进行研究。实验方面，以冰为急冷介质，对厚度不同的均匀致密氧化铝陶瓷圆片作急冷实验。将陶瓷圆片加热至预设温度后迅速置于冰块表面，接触面沿厚度方向承受热冲击，在面内产生斑块形式的裂纹。
利用软件对实验得到的裂纹斑块图样进行测量、统计和分析，利用形状因子解释了斑块面积随厚度和温度变化产生波动的原因。进一步观察并分析异常点出现的原因，提出了对统计结果的修正方案，并根据修正结果得出了冰面接触热震裂纹斑块的形状构成与分布规律。数值计算方面，借鉴了反推等效换热系数的“半逆方法”，使用最小能量法，研究正三角形、正方形与正六边形三种裂纹斑块模型在不同厚度不同温度下总能量的大小。进而解释了形状因子随厚度和温度变化的原因，验证了实验结果。对于二维裂纹开裂规律的研究突破了以往对一维裂纹开裂规律的研究，结合实验分析与数值计算，为研究陶瓷材料热震二维开裂问题探索了道路，对深入理解陶瓷材料热震失效机制具有一定借鉴意义。