航天科技水平體現(xiàn)國家戰(zhàn)略意志、關系國家安全,其作用已遠超科技領域本身,對政治、經(jīng)濟、軍事乃至人類生活與發(fā)展都展現(xiàn)出廣泛深遠影響。姿控發(fā)動機是為導彈武器和航天器提供動力的核心推進裝置,在航天領域用途廣、要求高�？寡趸繉邮亲丝匕l(fā)動機關鍵熱端部件,其性能優(yōu)劣直接影響姿控發(fā)動機性能和可靠性。熱性能試驗技術與壽命預測方法可為抗氧化涂層工藝制造及結構材料體系設計提供重要科學依據(jù),對航天技術發(fā)展具有重要的科學價值。針對抗氧化涂層熱性能分析中加熱機制迥異和溫場特性時變而難以準確分析其傳熱過程的問題,實現(xiàn)不同加熱機制中涂層增長/揮發(fā)的傳熱機理研究是需要解決的重要科學問題;針對抗氧化涂層熱性能分析中存在缺少理論依據(jù)而不可避免造成氧化動力學分析盲目性的問題,構建不同階段氧化動力學分析方法是需要解決的又一重要科學問題;針對無法在線寬溫域恒溫加熱和有氧/真空快速熱震而導致抗氧化涂層熱性能不能準確試驗的應用難題,研制熱性能試驗系統(tǒng)是本文亟待解決的關鍵技術問題;針對傳統(tǒng)壽命預測方法存在中斷試驗及簡化因素過多而不能準確預測壽命的問題,建立一種可行可靠的壽命預測方法是亟待解決的重要科學問題。針對以上問題,開展了本文的... 

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 熱性能分析方法研究概述
        1.2.1 熱重法
        1.2.2 熱重氧化分析方法
    1.3 熱性能試驗技術研究現(xiàn)狀
    1.4 涂層壽命預測方法研究現(xiàn)狀
    1.5 本領域存在的科學問題及關鍵技術
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 抗氧化涂層熱性能分析理論研究
    2.1 引言
    2.2 熱傳導分析基礎理論
        2.2.1 傳熱學基本理論
        2.2.2 導熱微分方程邊界條件
    2.3 涂層加熱物理模型的建立
        2.3.1 電阻加熱物理模型
        2.3.2 感應加熱物理模型
        2.3.3 輻射加熱物理模型
    2.4 涂層三維熱傳導分析模型的建立
        2.4.1 電阻加熱三維熱傳導模型
        2.4.2 感應加熱三維熱傳導模型
        2.4.3 輻射加熱三維熱傳導模型
    2.5 硅化物涂層增長/揮發(fā)傳熱過程仿真試驗
        2.5.1 材料參數(shù)的確定
        2.5.2 涂層氧化前后厚度的依賴關系
        2.5.3 電阻加熱條件下的傳熱過程仿真試驗
        2.5.4 感應加熱條件下的傳熱過程仿真試驗
        2.5.5 輻射加熱條件下的傳熱過程仿真試驗
        2.5.6 不同加熱方式的對比分析
    2.6 基于不同加熱機制的涂層熱性能測量方法
        2.6.1 恒溫條件下的熱重法測量方法
        2.6.2 空氣熱震條件下的熱重法測量方法
        2.6.3 真空熱震條件下的熱重法測量方法
    2.7 恒溫條件下抗氧化涂層熱重數(shù)據(jù)處理方法
        2.7.1 基于比例系數(shù)法的熱重數(shù)據(jù)處理方法
        2.7.2 基于萊以特準則與加權遞推平均濾波的熱重數(shù)據(jù)處理方法
    2.8 基于熱重法的恒溫氧化動力學分析方法
        2.8.1 氧化階段的動力學模型
        2.8.2 擴散階段的動力學模型
        2.8.3 脫落階段的動力學模型
    2.9 本章小結
第3章 用于地面模擬姿控發(fā)動機涂層服役環(huán)境的熱性能試驗系統(tǒng)的研制
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)設計
        3.2.1 試樣規(guī)格
        3.2.2 技術指標
        3.2.3 總體設計
    3.3 恒溫試驗裝置的研制
        3.3.1 1700~2300℃高溫加熱爐的設計
        3.3.2 100~1800℃中溫加熱爐的設計
        3.3.3 室溫~120℃常溫加熱爐的設計
        3.3.4 -180℃~室溫低溫加熱/制冷爐的設計
        3.3.5 試樣實時稱重系統(tǒng)的設計
        3.3.6 控制系統(tǒng)的設計
    3.4 有氧/真空熱震試驗裝置的研制
        3.4.1 加熱系統(tǒng)的設計
        3.4.2 抽真空系統(tǒng)的設計
        3.4.3 控制系統(tǒng)的設計
    3.5 通用輔助裝置的設計
        3.5.1 空氣干燥系統(tǒng)
        3.5.2 冷卻水系統(tǒng)
    3.6 基于模糊控制的目標溫度值控溫方法
        3.6.1 模糊控制器的設計
        3.6.2 溫控方法實驗驗證
    3.7 本章小結
第4章 抗氧化涂層失效機理與壽命預測方法研究
    4.1 引言
    4.2 硅化物涂層的微觀組織結構分析
    4.3 硅化物涂層失效機理
        4.3.1 硅化物涂層結構及失效表征
        4.3.2 恒溫試驗條件下的硅化物涂層失效機理及分析
        4.3.3 空氣熱震試驗條件下的硅化物涂層失效機理及分析
        4.3.4 真空熱震試驗條件下的硅化物涂層失效機理及分析
    4.4 基于可靠性壽命特征量的有氧熱震壽命預測方法
        4.4.1 壽命特征量基礎理論
        4.4.2 基于熱循環(huán)參量的有氧熱震壽命預測模型
        4.4.3 不同冷熱循環(huán)試驗溫度條件下的有氧熱震壽命試驗研究
        4.4.4 抗氧化涂層厚度氧化增長趨勢下的表面熱應力分析
        4.4.5 關鍵參數(shù)估計及模型驗證
    4.5 本章小結
第5章 試驗研究及不確定度分析
    5.1 引言
    5.2 恒溫試驗及結果分析
        5.2.1 -180℃~室溫溫區(qū)的恒溫試驗
        5.2.2 室溫~120℃溫區(qū)的恒溫試驗
        5.2.3 100~1800℃溫區(qū)的恒溫試驗
        5.2.4 1700~2300℃溫區(qū)的恒溫試驗
        5.2.5 恒溫試驗規(guī)律分析
    5.3 熱震試驗及結果分析
        5.3.1 空氣熱震試驗及結果分析
        5.3.2 真空熱震試驗及結果分析
        5.3.3 熱震試驗規(guī)律分析
    5.4 不確定度分析
        5.4.1 質(zhì)量測量的不確定度
        5.4.2 有氧/真空熱震試驗裝置溫度測量的不確定度
        5.4.3 恒溫試驗裝置溫度測量的不確定度
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
附錄
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于模糊PID控制的大尺寸KDP晶體生長裝置恒溫控制[J]. 趙崢,王永青,楊強,翟英漢.  機械制造與自動化. 2018(05)
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[3]雙組元推力室熱防護涂層工藝技術研究[J]. 王堃,王國強.  火箭推進. 2018(02)
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[5]持久蠕變試驗用高溫加熱爐的改造[J]. 吳安民,張志華,邱鵬,鐘漢萍,張燕明.  工程與試驗. 2016(03)
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博士論文
[1]鈦合金表面低氧壓熔結涂層制備及涂層氧化壽命預測[D]. 周偉.吉林大學 2008

碩士論文
[1]熱防護涂層服役過程數(shù)值模擬研究[D]. 趙鵬.大連理工大學 2017
[2]1Cr11Ni2W2MoV馬氏體熱強鋼熱浸鍍Al-Si-Re抗高溫氧化腐蝕性能研究[D]. 李翀.哈爾濱工程大學 2004



本文編號：3654058