SiC晶体测温技术研究

常用衍射峰高1/2处的宽度来表示，称为半高宽（FWHM）[14-15]。所以半高宽（FWHM）和衍射峰位置（2θ）可以作为表征6H-SiC测温晶体的晶体缺陷特征的参数。

将6H-SiC测温晶体放入马弗炉进行等时间退火处理，退火温度100～1 600 ℃，温度间隔100 ℃，退火保温时间5 min。使用X射线衍射仪检测6H-SiC测温晶体的衍射峰。6H-SiC测温晶体的一组X射线衍射谱数据见表1。

分析比较特征参数能代表的测温范围。对表1中2θ和FWHM进行分析，它们与退火温度存在一定的相关性，采用最小二乘法对特征参数与退火温度数据进行曲线拟合，2θ与退火温度的关系见图1，可知2θ在100～1 300 ℃范围内有规律的变大，其他温度几乎没有变化。FWHM与退火温度的关系见图2，可知FWHM在600～1 600 ℃范围内有规律的变小，其他温度几乎没有变化。2θ和FWHM的变化规律说明中子辐照的6H-SiC晶体的缺陷随退火温度有规律的回复，以2θ为表征参数的测温范围为100～1 300 ℃，以FWHM为表征参数的测温范围为600～1 600 ℃。所以FWHM的测温更高，适于发动机的高温测试。

使用上式计算6H-SiC测温晶体的FWHM和2θ的灵敏度，计算结果曲线见图3，可知FWHM的灵敏度优于2θ。

FWHM是一个相对值，与X射线衍射仪的2θ扫描运行误差无关，而衍射峰位置2θ与X射线衍射仪的2θ扫描运行误差有关，因为X射线衍射仪的2θ扫描运行误差是很难控制的[16]，所以FWHM的分析测试受仪器影响相对较小。

因此，使用FWHM表征SiC测温晶体的温度，测温范围宽，测温精度高，更适用于航空发动机高温部件的温度测量，所以选择FWHM作为表征SiC测温晶体的参数。

4 晶体测温试验

冷却效果是涡轮叶片冷却设计的关键指标，冷却效果试验是解决高压涡轮导向叶片改进设计有效性、热障涂层可靠性的主要验证手段。因试验过程需要测量航空发动机叶片的壁温，需在某航空发动机涡轮叶片的冷效试验中使用6H-SiC测温晶体测量叶片的壁温。为此在2个叶片表面安装16个测温晶体，并在测温晶体附近安装16个热电偶。试验后判读测温晶体，其中1个叶片的测温数据见表2。

表中的误差为测温晶体与热电偶的相对误差，测温晶体相对热电偶的测温误差小于1%，可以满足发动机研制试验的测温要求。

5 结束语

晶体测温技术作为一种新型测温技术，具有无引线、微尺寸、微重量特征，开发的基于SiC晶体材料的测温技术，使用国产的6H-SiC晶体作为测温晶体材料，实现了测温晶体的国产化，将SiC晶体测温提高至1 600 ℃，为我国航空发动机研制提供了一种先进的测温手段。

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（编辑：李妮）

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