發(fā)布時(shí)間：2017-07-30 10:30

  本文關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷及其導(dǎo)熱性能研究

  更多相關(guān)文章： 氮化硅泡沫陶瓷 蛋白質(zhì)發(fā)泡法 有限元模擬 導(dǎo)熱性能 孔隙率

【摘要】：氮化硅泡沫陶瓷是一種新型陶瓷材料,能承受高溫,可用于制造業(yè)、航天工業(yè)等領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以制備出孔隙率高、孔隙分布均勻的閉孔氮化硅泡沫陶瓷試樣為目標(biāo),對(duì)蛋白質(zhì)發(fā)泡法工藝進(jìn)行改進(jìn)并系統(tǒng)研究;同時(shí),本文建立更為接近真實(shí)泡沫材料結(jié)構(gòu)的三維模型,并在此基礎(chǔ)上對(duì)氮化硅泡沫陶瓷的導(dǎo)熱性能進(jìn)行有限元仿真研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,基于蛋白質(zhì)發(fā)泡法工藝原理開(kāi)展氮化硅泡沫陶瓷制備實(shí)驗(yàn)研究并進(jìn)行缺陷分析。通過(guò)改變發(fā)泡劑、改善固化工藝以及改變攪拌方向等方式對(duì)蛋白質(zhì)發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷工藝進(jìn)行改進(jìn),采用正交試驗(yàn)法系統(tǒng)研究發(fā)泡劑加入量、蔗糖加入量及發(fā)泡時(shí)間對(duì)孔隙率和密度的影響,得到最佳成形條件,制備出孔隙分布均勻的氮化硅泡沫陶瓷試樣;其次,針對(duì)泡沫材料建立孔壁結(jié)構(gòu)可調(diào)的二維隨機(jī)圓模型、三維隨機(jī)球體模型、二維Voronoi模型和三維Voronoi模型,基于Matlab平臺(tái)生成孔隙率和孔徑范圍可調(diào)的三維球體模型,最小壁厚可調(diào)的三維Voronoi模型,得到更符合泡沫材料的模型結(jié)構(gòu);最后,對(duì)不同孔隙率的氮化硅泡沫陶瓷試樣進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn),分析孔隙率與導(dǎo)熱性能的關(guān)系;用三維球體模型生成不同孔隙率的氮化硅泡沫模型,利用Workbench軟件對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)熱性能的有限元模擬,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,可用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際。
【關(guān)鍵詞】：氮化硅泡沫陶瓷 蛋白質(zhì)發(fā)泡法 有限元模擬 導(dǎo)熱性能 孔隙率
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 泡沫陶瓷制備方法12-15
• 1.4 蛋白質(zhì)發(fā)泡法制備泡沫陶瓷15-17
• 1.4.1 蛋白質(zhì)發(fā)泡法發(fā)泡原理15-16
• 1.4.2 影響蛋白質(zhì)發(fā)泡的因素16
• 1.4.3 蔗糖的作用16-17
• 1.5 氮化硅陶瓷的應(yīng)用17
• 1.6 課題研究意義和主要內(nèi)容17-19
• 1.6.1 研究意義17-18
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 蛋白質(zhì)發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷實(shí)驗(yàn)研究19-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備19-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)步驟及具體安排20-22
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)步驟20-21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)具體安排21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及缺陷分析22-27
• 2.3.1 孔隙分布不均勻23
• 2.3.2 孔隙率較低23-24
• 2.3.3 開(kāi)孔的形成24-25
• 2.3.4 裂紋25-26
• 2.3.5 凹縮26-27
• 2.3.6 樣品未聚攏27
• 2.4 優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)安排與結(jié)果27-35
• 2.4.1 蛋清發(fā)泡27-28
• 2.4.2 優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)安排28
• 2.4.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)28-29
• 2.4.4 孔隙率的檢測(cè)方法29-30
• 2.4.5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果30
• 2.4.6 極差分析30-32
• 2.4.7 優(yōu)化工藝條件的確定32-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 泡沫氮化硅物理建模的研究36-50
• 3.1 引言36-37
• 3.2 多孔材料典型模型37-40
• 3.2.1 Gibson-Ashby模型37-39
• 3.2.2 新八面體模型39
• 3.2.3 十四面體模型39-40
• 3.3 Voronoi模型40-46
• 3.3.1 Voronoi圖的定義41
• 3.3.2 Voronoi的性質(zhì)41-42
• 3.3.3 二維Voronoi模型42-44
• 3.3.4 三維Voronoi模型44-46
• 3.4 球體模型46-49
• 3.4.1 二維圓模型46-48
• 3.4.2 三維球體模型48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 泡沫氮化硅導(dǎo)熱性能的研究及其有限元分析50-65
• 4.1 引言50-51
• 4.2 泡沫材料導(dǎo)熱機(jī)理51-54
• 4.2.1 各向異性材料導(dǎo)熱51-52
• 4.2.2 泡沫材料內(nèi)的熱量傳遞52
• 4.2.3 泡沫材料導(dǎo)熱系數(shù)52-54
• 4.3 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)54-59
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)器材54-56
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)原理56-57
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟57
• 4.3.4 基本參數(shù)及有關(guān)計(jì)算57-58
• 4.3.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果58-59
• 4.4 氮化硅泡沫陶瓷導(dǎo)熱性能的有限元分析59-64
• 4.4.1 有限元軟件介紹59-60
• 4.4.2 模型描述60-61
• 4.4.3 模擬結(jié)果分析61-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 致謝71

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