石灰石/PES复合材料选区激光烧结温度场数值模拟与实验

利用选区激光烧结技术(SLS)制备石灰石/聚醚砜树脂(PES)复合材料烧结件(LPES)时,由于粉床预热温度T直接影响烧结件的烧结质量,决定烧结件的尺寸精度和力学性能.因此,对复合材料选区激光烧结温度场进行数值模拟,探究不同预热温度下复合材料粉末颗粒的平均温度和最高温度的变化规律具有研究意义和现实价值.利用离散元模拟仿...     

冷却方式对合成腔内温度场分布的影响

通过对比不同的冷却方式,即两缸通水和六缸通水,对旁热式组装合成Ф35mmPcBN复合片的外观、成品率和切削性能方面进行研究,探讨冷却方式对合成腔内温度场分布的影响规律.试验结果表明,六缸通水不仅可实现两缸通水中对轴向温度场的调控,还可对径向温度场进行调节,有效降低旁热式组装中内侧复合片边缘温度过高的现象,大直径复合片四...     

烧结温度对合成PCBN复合片性能的影响

将立方氮化硼微粉和Ti、AlN微粉按一定的质量比进行混料,在高温和超高压条件下合成聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和显微结构进行分析,研究了烧结温度对PCBN的力学性能、显微结构以及切削性能的影响。研究表明:在超高压5.5 GPa,高温1400～1550℃之间,PCBN复合片中的物相由BN、AlN、TiN、TiB2和W组成;PCBN中的cBN颗粒通过反应生成的物相彼此连接;PCBN的力学性能和切削性能随烧结温度的升高增强。     

热压烧结莫来石纤维增强羟基磷灰石性能研究

通过水热合成法制备了均匀分散的莫来石纤维(MF)-羟基磷灰石(HA)复合粉体,进而利用热压烧结制备了MF增强HA复合材料(MF/HA)。研究了MF的添加及不同烧结工艺对复合材料微观形貌,组织结构及生物、力学性能的影响。结果表明:在高温烧结过程中,MF的添加使得复合材料中有了新相的产生并出现了微晶化现象。当烧结时间为120 min时,在1250℃下烧结的MF/HA复合材料压缩强度和压缩模量分别达到131.04±3.25 MPa和0.350±0.023 GPa。体外模拟体液实验表明,MF/HA复合材料具有良好的生物活性。     

激光烧结核桃壳/Co-PES粉末的温度场有限元模拟

利用ABAQUS有限元软件,建立核桃壳/共聚酯热熔胶(Co-PES)粉末选择性激光烧结过程的三维温度场有限元模型,在综合考虑热传导、热对流、热辐射和随温度变化的热物性参数条件下,利用DFLUX子程序来实现热源移动轨迹控制,对其进行温度场数值模拟。通过数值模拟分析,得到了核桃壳/Co-PES粉末选择性激光烧结过程的温度场分布及变化规律以及随激光功率增加,烧结池尺寸不断增大的变化规律。并采用选择性激光烧结技术和热成像技术相结合的方法,对温度场数值模拟结果进行验证,结果表明试验结果与模拟结果能够较好地吻合。     

HA-ZrO2复合陶瓷烧结致密化过程中的晶粒行为

利用球磨法配制HA-ZrO2复合陶瓷浆料,通过自由成形制备试样,干燥后进行无压烧结,测试烧结性能,并对材料微观形貌和相组成进行分析.研究了不同体积比下HA-ZrO2复合陶瓷烧结过程中两种晶粒间相互作用及其对致密性能的影响,探索了烧结后晶粒相结构的变化.结果表明:随ZrO2含量增加,复合陶瓷力学性能显著提高,抗弯强度最高可达371.42 MPa,致密度总体呈上升趋势,可达93.14％,当HA-ZrO2体积比为4:6到6:4之间时,其致密度出现下降的现象;烧结过程中由于Ca2+的掺杂使得复合陶瓷中ZrO2以立方相存在,减弱了相变增韧作用.     

YAG对TiCN陶瓷刀具材料力学性能及烧结工艺的影响

以钇铝石榴石(YAG)为添加相,采用热压烧结法制备YAG–TiCN复合陶瓷。研究了不同YAG添加量对复合陶瓷的物相、显微结构、力学性能的影响。结果表明:热压烧结过程中TiCN和YAG不发生反应;YAG第二相明显改善了TiCN的烧结性能,并有助于提高YAG–TiCN复合陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性;YAG含量在10%(质量分数)时复合陶瓷的致密度达到99.3%,并且Vickers硬度、断裂韧性、抗弯强度均达到最高,分别为:20.48GPa、7.27MPa·m1/2、570.36MPa,远远超过TiCN单相陶瓷的致密度以及力学性能:88.04%、9.33GPa、5MPa·m1/2、204.45MPa。YAG作为添加相可显著提高TiCN等难烧结陶瓷的致密度和力学性能。     

YAG对TiCN陶瓷刀具材料力学性能及烧结工艺的影响

以钇铝石榴石(YAG)为添加相,采用热压烧结法制备YAG–TiCN复合陶瓷。研究了不同YAG添加量对复合陶瓷的物相、显微结构、力学性能的影响。结果表明:热压烧结过程中TiCN和YAG不发生反应;YAG第二相明显改善了TiCN的烧结性能,并有助于提高YAG–TiCN复合陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性;YAG含量在10%(质量分数)时复合陶瓷的致密度达到99.3%,并且Vickers硬度、断裂韧性、抗弯强度均达到最高,分别为:20.48 GPa、7.27 MPa·m~(1/2)、570.36 MPa,远远超过TiCN单相陶瓷的致密度以及力学性能:88.04%、9.33 GPa、5 MPa·m~(1/2)、204.45 MPa。YAG作为添加相可显著提高TiCN等难烧结陶瓷的致密度和力学性能。     

YAG对TiCN陶瓷刀具材料力学性能及烧结工艺的影响

以钇铝石榴石(YAG)为添加相,采用热压烧结法制备YAG–TiCN复合陶瓷。研究了不同YAG添加量对复合陶瓷的物相、显微结构、力学性能的影响。结果表明:热压烧结过程中TiCN和YAG不发生反应;YAG第二相明显改善了TiCN的烧结性能,并有助于提高YAG–TiCN复合陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性;YAG含量在10%(质量分数)时复合陶瓷的致密度达到99.3%,并且Vickers硬度、断裂韧性、抗弯强度均达到最高,分别为:20.48GPa、7.27MPa·m1/2、570.36MPa,远远超过TiCN单相陶瓷的致密度以及力学性能:88.04%、9.33GPa、5MPa·m1/2、204.45MPa。YAG作为添加相可显著提高TiCN等难烧结陶瓷的致密度和力学性能。     

YAG对TiCN陶瓷刀具材料力学性能及烧结工艺的影响

以钇铝石榴石(YAG)为添加相,采用热压烧结法制备YAG–TiCN复合陶瓷。研究了不同YAG添加量对复合陶瓷的物相、显微结构、力学性能的影响。结果表明:热压烧结过程中TiCN和YAG不发生反应;YAG第二相明显改善了TiCN的烧结性能,并有助于提高YAG–TiCN复合陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性;YAG含量在10%(质量分数)时复合陶瓷的致密度达到99.3%,并且Vickers硬度、断裂韧性、抗弯强度均达到最高,分别为:20.48GPa、7.27MPa·m1/2、570.36MPa,远远超过TiCN单相陶瓷的致密度以及力学性能:88.04%、9.33GPa、5MPa·m1/2、204.45MPa。YAG作为添加相可显著提高TiCN等难烧结陶瓷的致密度和力学性能。     

平面窗口气动热辐射效应数值模拟

采用有限元法研究飞行高度为15 km不同马赫数下CVD ZnS的温度场和应力场分布情况。随后,根据窗口的温度场分布,仿真得到窗口干扰辐射强度的分布,从而对窗口的气动热辐射效应进行评估。模拟结果表明,温度在初始阶段急剧升高,随后达到稳定,同时,应力响应在极短的时间内达到最大值,随后降低。可见,窗口的成像质量随马赫数的增加急剧降低,红外窗口的热辐射是制约红外成像质量的重要因素。     

平面窗口气动热辐射效应数值模拟

采用有限元法研究飞行高度为15km不同马赫数下CVD ZnS的温度场和应力场分布情况。随后,根据窗口的温度场分布,仿真得到窗口干扰辐射强度的分布,从而对窗口的气动热辐射效应进行评估。模拟结果表明,温度在初始阶段急剧升高,随后达到稳定,同时,应力响应在极短的时间内达到最大值,随后降低。可见,窗口的成像质量随马赫数的增加急剧降低,红外窗口的热辐射是制约红外成像质量的重要因素。     

固体氧化物燃料电池复合电解质粉体BaCe0.8Y0.2O3–δ-Ce0.8Gd0.2O1.9的制备及表征

用分步硝酸盐-柠檬酸凝胶燃烧法制备新型混合离子传导复合电解质粉体BaCe0.8Y0.2O3-δ-Ce0.8Gd0.2O1.9[BCY-GDC,摩尔比n（BCY）：n（GDC）=1：1],研究不同烧结温度下制备的BCY-GDC电解质片的性能,以及以BCY-GDC为电解质的单电池的电性能。结果表明：采用该法可以获得分布均匀的BCY-GDC粉末,平均晶粒尺寸约为40nm;BCY-GDC复合电解质的相对密度随着烧结温度的升高而不断增大;1450℃烧结5h的电解质片基本达到完全致密,且BCY、GDC两相分布均匀,并且随着烧结温度的升高,复合电解质片的电导率增大;以BCY-GDC为电解质的单电池在450℃的开路电压达到0.95V,700℃的最大功率密度达到0.4W/cm2。     

硬质合金基底镀钛对PcBN复合片界面过渡层及性能的影响

采用阴极磁控溅射镀膜工艺在YG8硬质合金基底表面镀上了一层致密的钛膜,和cBN、Ti、Al微粉在超高温高压条件下烧结合成一体的PcBN复合片。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线色散能谱(EDS)研究了研究界面处的镀Ti层的扩散规律、作用机理,以及过渡层中Ti分布形式和存在物相形式对PcBN复合片性能的影响。结果表明:镀层Ti在界面与上下层发生化学反应和冶金结合,主要生成物相为TiC颗粒及TiAl、TiCo、CoAl合金,使界面结合更为紧密,同时还增强了复合片的整体力学性能。     

水系流延氧化铝陶瓷基片的研究

采用水系流延成型法制备96氧化铝陶瓷基片.研究了四种不同类型的分散剂对96Al3O2浆料稳定性的影响.通过优化pH值和分散剂用量等因素,使浆料的稳定性达到最佳,获得固相含量高达83wt%的适合流延的96Al2O3水系浆料.以该浆料为原料,采用聚乙烯醇(PvA)、乳胶B-1070和PVA+B-1070复合粘接剂体系水系流延成型96Al2O3薄膜做比较.研究了不同粘结剂对流延工艺以及对流延坯片的影响.实验结果表明:不同种粘结剂加入后浆料的黏度和屈服值随PVA量的增加而增大,使得浆料的铺展性好;发现使用不同粘结剂对流延坯片的缩聚和干燥具有重要的影响.以复合粘结剂20wt%PVA+80wt%B-1070为粘结剂的流延素坯在1600℃保温2小时烧结能获得相对密度达97%以上(3.73g/cm3)的96Al2O3基片.     

固体氧化物燃料电池复合电解质粉体BaCe0.8Y0.2O3–δ–Ce0.8Gd0.2O1.9的制备及表征

用分步硝酸盐–柠檬酸凝胶燃烧法制备新型混合离子传导复合电解质粉体BaCe0.8Y0.2O3–δ–Ce0.8Gd0.2O1.9[BCY–GDC,摩尔比n(BCY):n(GDC)=1:1],研究不同烧结温度下制备的BCY–GDC电解质片的性能,以及以BCY–GDC为电解质的单电池的电性能。结果表明:采用该法可以获得分布均匀的BCY–GDC粉末,平均晶粒尺寸约为40nm;BCY–GDC复合电解质的相对密度随着烧结温度的升高而不断增大;1450℃烧结5h的电解质片基本达到完全致密,且BCY、GDC两相分布均匀,并且随着烧结温度的升高,复合电解质片的电导率增大;以BCY–GDC为电解质的单电池在450℃的开路电压达到0.95V,700℃的最大功率密度达到0.4W/cm2。     

鳍片对辐射废锅多相流动及颗粒沉积特性影响

采用Realiazable k-ε湍流模型和随机轨道模型对不同鳍片径向长度辐射废锅内颗粒运动及沉积特性进行数值模拟,研究了鳍片径向长度对气流床气化辐射废锅内多相流场及温度场的影响。模拟结果表明:拐点及出口温度模拟值与实际测量值吻合较好,相差15 K以内,验证了模型的可靠性。受中心射流的影响,辐射废锅顶部存在火炬状温度分布。削减鳍片水冷壁导致换热面积减小,出口温度升高。在12.5 m高度处沉积速率最大,达到0.015 kg/(m~2·s)。相对长鳍片,颗粒沉积速率降低,沉积区域减少,有效缓解实际运行过程中出现的堵渣现象。     

铝热剂燃烧合成Y_3Al_5O_(12)块体材料传热过程的模拟与验证

采用自蔓延合成技术制备了钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)陶瓷块体材料。利用ANSYS软件的瞬态热分析功能,对压块传热和传质过程进行了模拟与实验验证;在此基础上,结合压块燃烧过程温度场的模拟结果,对铝热剂燃烧合成YAG块体的相结构形成过程进行了分析研究,对不同点燃方式下(区域点火、面点火)压块传热过程进行了模拟。研究表明:模拟结果与实验结果吻合较好,从而验证了该模拟方法及物性参数选择的可靠性;淬熄后压块不同区域内的组织结构和成分分布存在较大差异,表明自蔓延燃烧合成YAG材料过程中,压块的传热、传质及点火方式对燃烧速度及物相的形成具有显著影响。     

溶胶-凝胶法引入烧结助剂制备SiC-Y3Al5O12复相陶瓷

以碳化硅、六水硝酸钇、九水硝酸铝和六次甲基四胺为主要原料,通过溶胶-凝胶法引入Al2O3和Y2O3复合烧结助剂,液相烧结制备得到SiC-Y3Al5O12(Y3Al5O12简称YAG)复相陶瓷.采用DTA、TEM、XRD等分析测试技术研究了溶胶-凝胶法引入复合烧结助剂过程及复合烧结助剂对SiC-YAG陶瓷的烧结性能、力学性能、物相组成与显微结构的影响.结果表明干凝胶在920℃左右已完全转变成YAG相,最终获得的YAG粒径小,并均匀分散在SiC表面的SiC-YAG复合粉体;复合粉体先干压、再等静压成型后,在1860℃下烧结45 min,所制得复相陶瓷的相对密度达到了96.5%,抗弯强度达到486 MPa,断裂韧性达到5.7 MPa·m1/2.     

高温合金加工用PcBN复合片的研制

为研究PcBN刀具在高温合金加工中的应用,通过优化黏结剂成分与cBN微粉的配比,利用国产一米压机,在高温高压的条件下烧结出了大直径的PcBN复合片。超声波扫描检测分析,烧结产品基本无分层、裂纹等缺陷。在同等的加工条件下,从车削高温合金的对比检测数据中,分析得出样品的PcBN刀具寿命已经达到国外竞品的水平。