本文根據(jù)陶瓷噴嘴沖蝕磨損特性和梯度功能材料的優(yōu)異性能，基于梯度功能的技術(shù)思想，首次將梯度功能材料的概念引入陶瓷噴嘴的設(shè)計及制造，提出梯度陶瓷噴嘴的設(shè)計理論和方法，研制開發(fā)出具有高性能、長壽命的SiC／（W，Ti）C梯度陶瓷噴嘴，并探索其沖蝕磨損機理。 對噴嘴內(nèi)磨料速度場和應(yīng)力場進行了分析，揭示了噴嘴沖蝕磨損的力學(xué)機理。結(jié)合陶瓷噴嘴的沖蝕磨損特點和應(yīng)力狀態(tài)，提出梯度陶瓷噴嘴的設(shè)計理論和方法。建立了梯度陶瓷噴嘴的物理模型、組成分布模型及物性參數(shù)模型。 提出了梯度陶瓷噴嘴材料設(shè)計目標(biāo)，通過對梯度陶瓷噴嘴材料的物理化學(xué)相容性分析計算，確定了SiC／（W，Ti）C材料體系及其各組分的極限體積含量。建立了梯度陶瓷噴嘴殘余應(yīng)力分析模型，采用熱-應(yīng)力耦合方法深入分析了GN-1單向梯度陶瓷噴嘴和GN-2對稱梯度陶瓷噴嘴的殘余應(yīng)力及其分布規(guī)律。結(jié)果表明：GN-1和GN-2梯度陶瓷噴嘴入口或出口處均產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力。通過理論分析初步確定SiC／（W，Ti）C梯度陶瓷噴嘴最佳組成分布指數(shù)范圍為0.5～1，最佳梯度層厚5mm，各梯度層SiC組分差應(yīng)小于5Vol.％。 對不同結(jié)構(gòu)的梯度陶瓷噴嘴內(nèi)... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 本課題研究目的與意義
    1.2 課題背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 噴嘴材料的研究
        1.2.2 噴嘴結(jié)構(gòu)的研究
        1.2.3 噴嘴的沖蝕磨損研究
        1.2.4 梯度功能材料的研究
    1.3 本課題的主要研究內(nèi)容
        1.3.1 存在問題及課題的提出
        1.3.2 課題主要研究內(nèi)容
第2章 梯度陶瓷噴嘴的設(shè)計理論
    2.1 磨料流運動分析
        2.1.1 磨料射流運動分析
        2.1.2 噴嘴內(nèi)磨料運動分析
    2.2 噴嘴應(yīng)力分析
        2.2.1 接觸應(yīng)力分析
        2.2.2 磨料對噴嘴入口的沖蝕應(yīng)力
        2.2.3 磨料對噴嘴中段的沖蝕應(yīng)力
        2.2.4 磨料對噴嘴出口的沖蝕應(yīng)力
    2.3 梯度陶瓷噴嘴設(shè)計思想
    2.4 梯度陶瓷噴嘴設(shè)計模型
        2.4.1 梯度陶瓷噴嘴物理模型
        2.4.2 梯度陶瓷噴嘴組成分布模型
        2.4.3 梯度陶瓷噴嘴物性參數(shù)模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 梯度陶瓷噴嘴材料的設(shè)計
    3.1 梯度陶瓷噴嘴材料體系設(shè)計
        3.1.1 化學(xué)相容性分析計算
        3.1.2 物理相容性分析
        3.1.3 SiC／（W,Ti）C材料體系中SiC的上、下限體積確定
        3.1.4 SiC／（W,Ti）C材料體系物性參數(shù)的確定
    3.2 梯度陶瓷噴嘴材料設(shè)計目標(biāo)及建模
        3.2.1 梯度陶瓷噴嘴材料設(shè)計目標(biāo)
        3.2.2 梯度陶瓷噴嘴殘余應(yīng)力分析模型的建立
    3.3 組成分布與梯度陶瓷噴嘴殘余應(yīng)力的關(guān)系
        3.3.1 組成分布指數(shù)p=0.5時的梯度陶瓷噴嘴殘余應(yīng)力
        3.3.2 不同組成分布指數(shù)下梯度陶瓷噴嘴入口殘余應(yīng)力
        3.3.3 不同組成分布指數(shù)下梯度陶瓷噴嘴Von Mises等效殘余應(yīng)力
    3.4 梯度層厚與梯度陶瓷噴嘴殘余應(yīng)力的關(guān)系
    3.5 梯度層組分差與梯度陶瓷噴嘴殘余應(yīng)力的關(guān)系
    3.6 燒結(jié)溫度與梯度陶瓷噴嘴殘余應(yīng)力的關(guān)系
    3.7 本章小結(jié)
第4章 梯度陶瓷噴嘴內(nèi)磨料運動及應(yīng)力分析
    4.1 梯度陶瓷噴嘴內(nèi)磨料運動分析
        4.1.1 通孔梯度陶瓷噴嘴內(nèi)磨料運動分析
        4.1.2 錐孔梯度陶瓷噴嘴內(nèi)磨料運動分析
    4.2 梯度陶瓷噴嘴應(yīng)力分析
        4.2.1 通孔梯度陶瓷噴嘴應(yīng)力分析
        4.2.2 錐孔梯度陶瓷噴嘴應(yīng)力分析
    4.3 梯度陶瓷噴嘴內(nèi)磨料運動及應(yīng)力分布規(guī)律
    4.4 本章小結(jié)
第5章 梯度陶瓷噴嘴材料的制備、物理力學(xué)性能及顯微結(jié)構(gòu)
    5.1 梯度陶瓷噴嘴材料的原料處理
    5.2 梯度陶瓷噴嘴材料的制備工藝
    5.3 梯度陶瓷噴嘴材料的性能測試
        5.3.1 體積密度的測定
        5.3.2 維氏硬度的測定
        5.3.3 抗彎強度的測定
        5.3.4 斷裂韌性的測定
    5.4 SiC／（W,Ti）C梯度陶瓷噴嘴材料的研制及物理力學(xué)性能
        5.4.1 組成分布對物理力學(xué)性能的影響
        5.4.2 燒結(jié)溫度對物理力學(xué)性能的影響
        5.4.3 保溫時間對物理力學(xué)性能的影響
    5.5 梯度陶瓷噴嘴材料的顯微結(jié)構(gòu)
        5.5.1 橫剖面顯微結(jié)構(gòu)
        5.5.2 試樣斷口分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 梯度陶瓷噴嘴沖蝕磨損機理研究
    6.1 試驗方法
        6.1.1 試驗工作原理及試驗條件
        6.1.2 沖蝕磨損的檢測
    6.2 試驗結(jié)果與分析
        6.2.1 梯度與非梯度陶瓷噴嘴的重量損失
        6.2.2 梯度與非梯度陶瓷噴嘴的內(nèi)徑變化
        6.2.3 梯度與非梯度陶瓷噴嘴的內(nèi)孔輪廓變化
        6.2.4 梯度與非梯度陶瓷噴嘴的體積沖蝕磨損率
    6.3 梯度陶瓷噴嘴沖蝕磨損機理
        6.3.1 梯度與非梯度陶瓷噴嘴的應(yīng)力狀態(tài)
        6.3.2 梯度與非梯度陶瓷噴嘴沖蝕磨損的宏觀特征
        6.3.3 梯度與非梯度陶瓷噴嘴沖蝕磨損的微觀特征
        6.3.4 梯度陶瓷噴嘴沖蝕磨損機理
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、專利及參加的課題
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]軸對稱穩(wěn)定溫度場應(yīng)力函數(shù)的建立及應(yīng)用[J]. 韓曉娟.  機械設(shè)計. 2002(02)
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博士論文
[1]新型陶瓷噴砂嘴的研究開發(fā)及其沖蝕磨損機理研究[D]. 馮益華.山東大學(xué) 2003



本文編號：3161321