不同条件下陶瓷金属化瞬态温度场的计算

目前工业生产中,陶瓷金属化工艺条件的选择大多是经验性设定,对其如何影响金属化过程缺乏认识。针对于此,本文在前期所建立的陶瓷金属化氢炉的瞬态温度场计算模型基础上,考虑辐射和对流作用,计算陶瓷金属化过程中炉内的流动与传热问题,着重讨论了陶瓷件数量、氢气流量等条件对陶瓷金属化氢炉温度场的影响关系。结果表明,陶瓷件数量对同一位置金属化层最高温度影响较小(2℃),但对炉温均匀性影响很大,不同位置陶瓷金属化层温度相差达到几十摄氏度。炉内加热一段时间后出现温度统一区(z0.45 m),这一区域内的陶瓷金属化层最高温度几乎不受氢气流量的影响,金属化质量具有更好的一致性。     

电真空器件用陶瓷三次金属化钎料层烧结工艺的研究

通过扫描电镜SEM与EDS等分析工具研究氧化铝陶瓷表面三次金属化的烧结工艺。结果表明,陶瓷表面三次金属化的烧结温度与烧结气氛对钎料层的结合状况与表面形貌产生重要的影响。820℃与干氢的烧结工艺适合钎料层与镍层的结合。过高的烧结温度与湿氢烧结条件易在钎料层与镍层之间产生缝隙,甚至凸起或凹坑,严重影响三次金属化的烧结质量。     

液相烧结碳化硅陶瓷的原位研究（英文）

采用原位分析设备与传统方法相结合的方式研究了以Al2O3和Y2O3为烧结助剂的Si C陶瓷的液相烧结过程。通过高温实时观测炉对样品在测试过程中的收缩曲线以及形貌变化进行了表征,以及对液相形成过程的模拟进行了观测。采用传统分析方法研究了样品的相对密度、抗弯强度、物相组成以及微结构演变从1640℃到1920℃以40℃为间隔的变化情况。研究发现,液相明显开始起作用的温度在1640℃到1680℃之间。经典的液相烧结三阶段理论可以通过微结构以及相对密度等的分析来得到验证。该烧结体系的最佳烧结温度确认为1880℃,最高密度为(99.46±0.37)%,最大强度为(650±26)MPa。     

金属化温度对掺锰铬陶瓷封接性能影响的研究

研究了金属化烧结温度对掺锰铬陶瓷的封接性能的影响,初步分析了其影响原因与机理.结果表明:掺锰铬高氧化铝陶瓷对于MoMnSi配方的金属化反应活性高,1300℃是其最佳金属化温度,温度降低和升高都会导致封接性能降低.在最佳温度,金属化层烧结致密,金属化层与陶瓷间形成了主要由锰尖晶石(MnO·Al2O3)和少量硅氧化物构成的过渡层结构,从而将金属化层与陶瓷有效地连接在一起.温度升高使金属化层过度收缩会形成大量孔洞,元素氧化加剧,不利于过渡层的形成,导致封接性能大大降低.     

陶瓷复合方钢管的制备及有限元分析

目前,在方钢管内制备陶瓷层的技术还不成熟.采用重力分离法(SHS),在大截面方钢管内使用型钢作管芯,制备了表面光滑、厚度为1.5-3.0 mm,硬度为1100 HV以上的氧化铝内衬陶瓷层;采用ANSYS软件对陶瓷内衬方管的传热过程进行了模拟计算,并分析了结合力产生的原因.结果显示:钢基体与陶瓷层为箍紧式机械结合;衬层厚度不同,方钢管的温度-时间曲线和残余应力分布不同.陶瓷复合方钢管制备中的冷却温度变化状况可为工艺参数的选择提供参考.     

空炉冷态和满装炉量下真空高压气淬过程流场与温度场数值模拟和实验研究

本文采用标准的k-ε三维紊流模型,利用FLUENT软件对喷嘴型真空高压气淬炉中空炉冷态流场和工件满装炉量下气固耦合流动传热过程进行了数值模拟计算.建立了符合实际的控制方程和简化物理模型,对空炉冷态下炉内的气体流动特征点进行流速测量,通过实测值与计算机模拟结果进行对比,验证了流场模拟计算的准确性和适用性;预测了满炉状态下炉区内的气体流动和工件温度分布,实测了指定工件的冷却曲线,比模拟冷却时间慢,误差在10％以内.     

血管真空冷冻干燥过程的传热传质研究

本文采用无接触式称重法监测猪主动脉冷冻干燥过程,实时获取脱水速率,针对升华过程,通过采用准稳态传热模型结合脱水速率的变化来进行计算,获得升华温度、升华界面位移及传热量的变化规律.冻干参数分别设定为:预冻结温度-40 ℃、一次干燥-20℃、二次干燥10 ℃:、冻干箱压力10 Pa.结果显示,样品的平均含水量为74.24％...     

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟Ⅰ.传热与流动特性

利用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟,研究了硅单晶Czochral-ski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性.假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流,熔体为不可压缩流体,Cz炉外壁温度维持恒定,模拟结果表明:熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关,设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型.     

喷射成形锭材传热过程的数值模拟

通过把喷射沉积形状预测模型的计算结果实时传递到二维传热方程中 ,建立起喷射沉积锭材的计算机传热模型 ,可对不同工艺条件、不同时刻的沉积锭传热行为进行计算 ,可得到任何喷射工艺条件下、任何时刻沉积坯的温度分布及任何点的冷却曲线 .并得出以下结论 :沉积衬底预热有利于减少沉积坯初始阶段的不致密区 ;改变喷射沉积工艺时 ,沉积坯的温度分布随沉积坯形状的不同发生变化 .     

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟I．传热与流动特性

利用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟，研究了硅单晶Czochral—ski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流，熔体为不可压缩流体，Cz炉外壁温度维持恒定，模拟结果表明：熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关，设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型．     

氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)微波烧结陶瓷的复阻抗谱分析

研究了8mol%Y2O3掺杂ZrO2(8YSZ)材料微波烧结陶瓷在300～850℃温度范围内的交流复阻抗谱,获得了该材料的温度-离子电导率曲线,并与常规烧结的陶瓷体进行了比较.结果发现8YSZ的微波烧结陶瓷的晶界势垒在550℃被击穿,常规烧结陶瓷的晶界势垒在500℃被击穿.击穿后晶界电阻消失,离子电导率的变化主要由晶粒电导率的变化决定.在击穿温度点以下,陶瓷体的离子电导率随温度的升高呈波浪式上升,即曲线呈上升～下降～上升趋势.     

半导体P-N型温差发电器件热电性能研究

区熔法工艺制备的Ti2Be3温差发电材料,以PN结为研究对象。通过有限体积法对单对半导体PN结模型的温度、流场进行模拟,并用热阻分析法对传热过程进行计算,考虑热电转换过程受PN结空腔内气体对流、热传导和辐射的影响。研究结果表明,数值模拟和热阻分析法所得结果吻合,芯片传热过程中陶瓷基板热阻耗散46%的温差,且当热端温度达1 000K时,辐射传热量占总传热量的37%;因此对半导体PN结模型进行优化,适当降低陶瓷基底热阻有利于提高半导体PN结实际温差和应用价值。     

一种离心式高温风机

一种离心式高温风机,用于对炉内温度不低于700℃的加热炉的炉内热空气流动提供动力,同时提供了两种可以使主轴不同材质的两段结合成一体的工艺方法。     

碳化硅合成过程的测试技术及模拟研究

利用CFD软件对碳化硅合成炉内的温度场、压力场及速度场进行模拟,并建立传热-变形-应力耦合模型对电极通电过程的温度及应力进行分析。同时实验室通过自主设计的测温装置和集气装置对合成炉内炉芯附近温度及气体流速变化进行监测。研究表明模拟结果与实验数据基本吻合,随着合成时间的延长,炉内热量呈辐射状向外扩散,8h炉芯温度可达2600℃,炉芯周围碳化硅开始分解,此时电极最高温度处约为423℃,可在电极与空气接触的表面喷涂一层隔绝空气的耐高温涂层防止电极高温氧化,炉内8h左右反应生成的气体达到峰值,对应此时炉内压力也达到最大,生产时可在出现高压之前降低供电功率,同时加入少量木屑增加炉底透气性来改善因压力过高所造成的喷炉事故。     

温度梯度特性LMD熔池发射率标定及尺寸测量

激光熔化沉积（LMD）工艺成形过程中温度测量可以为零件的实时质量控制提供关键信息,针对目前液相金属表面发射率测量不准确、误差较大的问题,搭建基于LumaSense MCS640红外热成像仪的熔池温度监测系统,实现熔池发射率标定及其尺寸测量。基于激光辐射区域中液固相变发生处温度梯度急剧变化这一特征,通过对沿扫描方向的温度二阶导数最大值点进行识别,确定液固相变发生的起始点,成功提取熔池边界辐射温度,标定熔池发射率,根据绘制的熔池中心点冷却曲线验证标定的合理性;通过设计标定实验,实现热成像仪的空间尺寸标定,获取熔池传热特征,并根据熔池红外图像上的特定等温线来提取熔池物理尺度的几何参数(熔池的长、宽和面积)。     

影响电真空陶瓷金属化质量的因素分析

本文就一般文献资料中很少见到的关于陶瓷金属化过程中不同的工艺及其条件、材料使用方法等方面引起的产品异常现象进行了深入分析，并提出了相应的解决措施。     

AIN陶瓷氧化行为的研究

探索了AIN陶瓷在不同烧结气氛、湿气及不同温度下的氧化行为和机理.结果表明:湿气的存在显著地影响了AIN陶瓷的氧化行为,1225℃,AIN陶瓷在湿氮气、湿氮气:氧气=10:1及湿空气条件下的氧化遵循抛物线性规律,而干空气条件下遵循线性规律;空气中氧化时,AIN陶瓷的氧化曲线在1100～1300℃表现为线性,当温度超过1300℃时,氧化曲线表现出抛物线性的规律,其线性氧化过程的反应活化能为233kJ/mol.     

喷雾热解法加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响

【目的】为了探究喷雾热解过程中加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响,分析热解炉内的流量场和浓度场的变化情况,实现对热解炉的设计优化。【方法】采用数值模拟的方法,建立喷雾热解炉的物理模型,分别探讨加热壁温对铈锆固溶体在热解炉的不同阶段及热解炉中水蒸气分布和HCl分布的影响。【结果】当热解温度为850℃时,液滴的反应主要分2个阶段,在炉膛高度为0～0.05 m处,为加热蒸发阶段,在炉膛高度为0.05～0.6 m处,为稳态热解阶段。当炉壁温度为550～650℃时,在炉膛高度为0.9 m处温度变化放缓,喷雾处于稳定热解阶段;而壁温在750～850℃时,在炉膛高度为0.6 m处温度变化放缓;当壁温为850℃时,在炉膛高度为0.1～0.6 m处的温度曲线斜率最大,液滴达到稳定蒸发阶段的时间缩短,水分蒸发变快,热解时间变短。【结论】炉壁加热区的温度越高,HCl生成的速度越快,速度的最大值越小,在炉膛高度为0.4 m处速度变化最大,达到1.6 m/s左右;并且整体HCl生成的量随温度的升高而增大,平均速度变化随着热空气温度的升高而减小。     

长圆柱形果蔬冷激处理过程传热特性分析

为探究冷激过程中长圆柱形果蔬组织传热特性,建立并求解了长圆柱形果蔬冷激过程传热模型,以黄瓜为试材,0℃冰水混合物为介质进行冷激试验,实测了冷激过程中黄瓜不同位置的组织温度,对比分析了长圆柱形果蔬的传热特点。结果表明:计算结果和试验结果最大差值为2.22℃,果蔬组织按各向同性、热物性不变计算传热过程存在一定误差;半径方向,黄瓜组织不同位置温度响应速度不同,同一位置各时间段传热特点不同,应考虑果蔬表面特征、组织热物性差异的影响;两端换热对其内部温度场的影响较小,冷激最优工艺参数的确定可以果蔬中段为准。     

玄武岩纤维在低温下的传热特性试验研究

为研究多孔介质在低温下的传热特性,进行了抽真空条件下试验件中填充和不填充玄武岩纤维的低温传热试验.在两种状态下分别测得了温度变化曲线、系统压力变化曲线和质量变化曲线.对比分析后发现,在低温抽真空条件下填充玄武岩纤维对试验件在传热方面有明显的强化作用,能有效降低并稳定试验件的温度,但液氮的消耗量有所增加.