本文關鍵詞：蛋白質發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷及其導熱性能研究

  更多相關文章： 氮化硅泡沫陶瓷 蛋白質發(fā)泡法 有限元模擬 導熱性能 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)等領域,具有廣泛的應用前景。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,對蛋白質發(fā)泡法工藝進行改進并系統(tǒng)研究;同時,本文建立更為接近真實泡沫材料結構的三維模型,并在此基礎上對氮化硅泡沫陶瓷的導熱性能進行有限元仿真研究。主要研究內容如下:首先,基于蛋白質發(fā)泡法工藝原理開展氮化硅泡沫陶瓷制備實驗研究并進行缺陷分析。通過改變發(fā)泡劑、改善固化工藝以及改變攪拌方向等方式對蛋白質發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷工藝進行改進,采用正交試驗法系統(tǒng)研究發(fā)泡劑加入量、蔗糖加入量及發(fā)泡時間對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,針對泡沫材料建立孔壁結構可調的二維隨機圓模型、三維隨機球體模型、二維Voronoi模型和三維Voronoi模型,基于Matlab平臺生成孔隙率和孔徑范圍可調的三維球體模型,最小壁厚可調的三維Voronoi模型,得到更符合泡沫材料的模型結構;最后,對不同孔隙率的氮化硅泡沫陶瓷試樣進行導熱系數的測定實驗,分析孔隙率與導熱性能的關系;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軟件對其進行導熱性能的有限元模擬,模擬結果與實驗結果一致,可用于指導生產實際。
【關鍵詞】：氮化硅泡沫陶瓷 蛋白質發(fā)泡法 有限元模擬 導熱性能 孔隙率
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 國內外研究現狀11-12
• 1.3 泡沫陶瓷制備方法12-15
• 1.4 蛋白質發(fā)泡法制備泡沫陶瓷15-17
• 1.4.1 蛋白質發(fā)泡法發(fā)泡原理15-16
• 1.4.2 影響蛋白質發(fā)泡的因素16
• 1.4.3 蔗糖的作用16-17
• 1.5 氮化硅陶瓷的應用17
• 1.6 課題研究意義和主要內容17-19
• 1.6.1 研究意義17-18
• 1.6.2 研究內容18-19
• 第2章 蛋白質發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷實驗研究19-36
• 2.1 實驗材料及設備19-20
• 2.1.1 實驗材料19
• 2.1.2 實驗設備19-20
• 2.2 實驗步驟及具體安排20-22
• 2.2.1 實驗步驟20-21
• 2.2.2 實驗具體安排21-22
• 2.3 實驗結果及缺陷分析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)化后的實驗安排與結果27-35
• 2.4.1 蛋清發(fā)泡27-28
• 2.4.2 優(yōu)化后的實驗安排28
• 2.4.3 正交實驗設計28-29
• 2.4.4 孔隙率的檢測方法29-30
• 2.4.5 正交實驗結果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49-50
• 第4章 泡沫氮化硅導熱性能的研究及其有限元分析50-65
• 4.1 引言50-51
• 4.2 泡沫材料導熱機理51-54
• 4.2.1 各向異性材料導熱51-52
• 4.2.2 泡沫材料內的熱量傳遞52
• 4.2.3 泡沫材料導熱系數52-54
• 4.3 導熱系數測定實驗54-59
• 4.3.1 實驗器材54-56
• 4.3.2 實驗原理56-57
• 4.3.3 實驗步驟57
• 4.3.4 基本參數及有關計算57-58
• 4.3.5 實驗數據及結果58-59
• 4.4 氮化硅泡沫陶瓷導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 模擬結果分析61-64
• 4.5 本章小結64-65
• 結論65-66
• 參考文獻66-71
• 致謝71

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 祝昌軍,蔣俊,高玲,楊海濤;氮化硅陶瓷的制備及進展[J];江蘇陶瓷;2001年03期

2 王裕芳,張志成;低成本氮化硅陶瓷[J];佛山陶瓷;2002年03期

3 李賀紅;低成本氮化硅陶瓷[J];國外耐火材料;2002年03期

4 黃永攀,李道火,王銳,黃偉;氮化硅及其微粉的制備[J];山東陶瓷;2003年04期

5 黃永攀,李道火,王銳,黃偉;氮化硅及其微粉的制備[J];佛山陶瓷;2003年10期

6 曹健;叢麗娜;;試論氮化硅的研究及應用[J];陶瓷;2008年04期

7 陜紹云;王亞明;賈慶明;楊建鋒;高積強;金志浩;;多孔氮化硅陶瓷的研究進展[J];硅酸鹽通報;2009年01期

8 劉淑文;;氮化硅晶相組織的顯示與觀察[J];陶瓷;1979年04期

9 ;新型氮化硅陶瓷[J];機械工人.冷加工;1982年04期

10 符錫仁;氮化硅陶瓷的性能和應用趨勢[J];機械工程材料;1985年02期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 王蓬;楊植崗;吳振寧;王志頭;于燕鵬;黃小峰;;氮化硅中超高氮的檢測[A];第七屆(2009)中國鋼鐵年會論文集（下）[C];2009年

2 楊柳;李建保;楊曉戰(zhàn);;不同熱處理溫度對氮化硅陶瓷性能的影響[A];中國硅酸鹽學會2003年學術年會論文摘要集[C];2003年

3 程蔭芊;黃林恒;汪復興;;氮化硅陶瓷挺柱抗磨性能的研究[A];第五屆全國摩擦學學術會議論文集（上冊）[C];1992年

4 董英鴿;陳樹江;張偉儒;;加入納米氮化硅對氮化硅陶瓷性能與結構影響[A];中國硅酸鹽學會陶瓷分會2005學術年會論文專輯[C];2005年

5 楊輝;葛曼珍;江仲華;闞紅華;;層狀復合增韌氮化硅陶瓷[A];94'全國結構陶瓷、功能陶瓷、金屬/陶瓷封接學術會議論文集[C];1994年

6 駱俊廷;張慶;張凱鋒;;氮化硅陶瓷超塑拉深成形規(guī)律研究[A];2005年全國計算材料、模擬與圖像分析學術會議論文集[C];2005年

7 高冬云;王炳磊;苗燕;孫曉瑋;;添加稀土氧化物制備多孔氮化硅陶瓷的研究[A];第十七屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C];2012年

8 呂鑫;寧曉山;徐偉;陳克新;周和平;;放電等離子燒結氮化硅陶瓷的組織與性能[A];中國硅酸鹽學會2003年學術年會論文摘要集[C];2003年

9 王峰;;新穎形貌氮化硅陶瓷材料的合成[A];中國化學會第28屆學術年會第8分會場摘要集[C];2012年

10 彭萌萌;寧曉山;;氮化硅粉種類對氮化硅陶瓷燒結及熱擴散率等性能的影響[A];第十七屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C];2012年

中國重要報紙全文數據庫 前7條

1 馨華;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];廣東建設報;2000年

2 特約撰稿 張樹云;碳化硅陶瓷的制作與應用[N];廣東建設報;2004年

3 羅�；�;日開發(fā)耐高溫加釕氮化硅陶瓷[N];中國有色金屬報;2003年

4 宋輝;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];中國建設報;2001年

5 施萌;添加氧化鎂及稀土氧化物的燒結氮化硅陶瓷[N];中國有色金屬報;2002年

6 楊曉占 劉雅政;自增韌氮化硅及其陶瓷軋輥制備技術的研究[N];中國有色金屬報;2005年

7 王亞麗;氮化物產業(yè)借大飛機項目起飛[N];中國化工報;2008年

中國博士學位論文全文數據庫 前5條

1 孫銀寶;氮化硅基多孔透波材料制備及其性能表征[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

2 龐學滿;氮化硅基陶瓷復合材料凝膠注模成型工藝研究[D];天津大學;2008年

3 吳雪峰;激光加熱輔助切削氮化硅陶瓷技術的基礎研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

4 劉偉;基于單顆磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真與實驗研究[D];湖南大學;2014年

5 王百年;納米氮化硅、氮化碳及碳材料的合成方法探索[D];中國科學技術大學;2009年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 張亞光;氋性能氮化硅陶瓷粉體研究[D];浙江大學;2015年

2 劉官;氮化硅球表面類金剛石膜高溫摩擦學性能的研究[D];西安工業(yè)大學;2015年

3 王佳新;氮化硅陶瓷的電火花精加工研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 孫濤;氮化硅陶瓷滾子的化學機械復合拋光技術研究[D];河南科技大學;2015年

5 原玉;電介質材料的介電行為研究[D];電子科技大學;2015年

6 徐穎;蛋白質發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷及其導熱性能研究[D];燕山大學;2015年

7 葛偉萍;合金元素對氮化硅制備的影響與研究[D];昆明理工大學;2003年

8 張向軍;自蔓燃氮化硅陶瓷的燒結技術研究[D];南京理工大學;2009年

9 程傳兵;多孔氮化硅陶瓷及其涂層材料的研究[D];濟南大學;2013年

10 趙洋;氮化硅陶瓷改性與構件精密成型[D];西北工業(yè)大學;2007年

，

本文編號：593826