梯度功能陶瓷喷嘴物理模型设计

在进行磨料喷射喷嘴应力分析和冲蚀磨损试验的基础上,得出喷嘴的冲蚀磨损在入口处最严重、出口次之、中段相对较轻,且该喷嘴冲蚀磨损特点主要由喷嘴入口、出口处承受的高拉应力所致的结论。针对均质陶瓷喷嘴材料的抗冲蚀磨损能力的提高力度有限的现状,提出将陶瓷喷嘴材料设计与喷嘴力学冲蚀磨损机理密切结合,研发新型非均质的陶瓷喷嘴材料的思想。拟订了FGM-1和FGM-2陶瓷喷嘴物理模型,并进行有限元分析,确定了梯度功能陶瓷喷嘴的物理模型。     

磨料喷射喷嘴的应力分析及FGM模型设计

分析表明磨料喷射加工中喷嘴承受的应力在喷嘴入口最大、出口次之、中间区域相对较小。试验显示喷嘴的冲蚀磨损在喷嘴入口最严重、出口次之、中间区域相对较小。试验结果与应力分析结果一致,得出磨料喷射加工中喷嘴入口、出口处承受的高拉应力是造成其冲蚀磨损严重的主要原因的结论。针对提高均质陶瓷材料喷嘴抗冲蚀磨损能力的力度有限,提出运用梯度功能材料(Function gradient material,FGM)理论于喷嘴材料的设计和制造中,研发新型非均质的陶瓷喷嘴材料,将梯度功能陶瓷喷嘴制备中产生的残余压应力引入喷嘴入口、出口,使其减缓磨料喷射加工中喷嘴承受的拉应力,以提高喷嘴抗冲蚀磨损能力。结合喷嘴的冲蚀磨损特点、结构特点及陶瓷喷嘴材料制备工艺性等,建立了梯度陶瓷喷嘴物理模型和成分分布模型。根据本模型设计结果,研制出梯度 SiC／(W,Ti)C陶瓷喷嘴。结果表明,相同条件下制各的梯度SiC／(W,Ti)C陶瓷喷嘴的抗冲蚀磨损能力高于非梯度 SiC／(W,Ti)C陶瓷喷嘴。     

磨粒流研抛伺服阀阀芯喷嘴的冲蚀磨损分析

为了研究固液两相磨粒流对伺服阀阀芯喷嘴的研抛性能,从冲蚀磨损的角度对比分析了不同磨粒硬度下的磨粒流研抛效果。利用计算流体力学方法,求解分析了磨粒流研抛伺服阀阀芯喷嘴时流场中的冲蚀磨损特性,采用电子显微镜以及扫描电镜仪检测伺服阀阀芯喷嘴零件经磨粒流研抛前后的表面粗糙度和表面形貌。实验结果表明:采用碳化硅磨粒和白刚玉磨粒加工后的伺服阀阀芯喷嘴主干通道、交叉孔以及小孔区域的粗糙度分别由1.1μm、0.823μm、0.743μm降低为0.735μm、0.721μm、0.571μm和1μm、0.747μm、0.696μm。在本试验中碳化硅磨粒的加工效果优于白刚玉磨粒,即具有高磨粒硬度的磨粒研抛效果好。检测结果显示,磨粒流研抛技术可有效改善伺服阀阀芯喷嘴的表面质量;提高磨粒硬度可提高磨粒流的研抛效果;伺服阀阀芯喷嘴的交叉孔以及小孔区域的表面质量要高于主干通道的表面质量。     

砂浆冲蚀磨损特性研究

用自制的砂浆冲磨损试验机在水－石英砂浆冲蚀条件下，对纯铝、27SiMn钢和高铬铸铁等金属材料的磨损行为进行了试验，研究了不同材料的砂浆冲蚀磨损率与冲蚀速度及冲蚀角度的关系，分析了砂浆冲蚀磨损的特性和机理，提出了一种砂浆冲蚀磨损的刺入机制。     

高速氧化铝粒子冲蚀下高锰钢的磨损特性

通过对高锰钢的磨损表面形貌，磨屑形貌和次表层硬度的分析等手段研究了高速氧化铝粒子冲蚀下高锰钢的磨损特性。结果表明，在高速氧化铝氧化铝粒子部蚀下，高锰钢仍具有典型延性材料的冲蚀磨损特性。     

高温冲蚀磨损试验装置特性研究

本文介绍了自行设计的高温冲蚀磨损试验装置,分析讨论了粒子速度,试样和气体的温度场以及影响冲蚀磨损量的参数等试验装置的特性。     

新型抗冲击磨损扇形喷嘴的设计研究

从磨损机理出发,指出扇形喷嘴的主要磨损形式.分析造成扇形喷嘴磨损快、寿命短的原因,指出传统喷嘴结构上的缺陷,提出新型喇叭型出口结构的扇形喷嘴,并进行了磨损对比试验.结果表明:喇叭型出口结构可增加喷孔颈部的厚度,增强喷孔的抗冲蚀能力,可有效地减少喷嘴的磨损、延长喷嘴的寿命.     

QT500的冲蚀磨损试验研究

在自制的转盘式冲蚀磨损试验台上以灰口铸铁（HT200）为对比材料,对球墨铸铁（QT500）的冲蚀磨损性能进行了试验研究,结果显示QTS00的冲蚀磨损规律与HT200基本相似,而耐冲蚀磨损性能比HT200稍强。在电子显微镜（SEM）下对QTS00和HT200冲蚀磨损表面形貌进行观察,分析表明：QTS00的冲蚀磨损机制是硬质砂粒对材料表面的微切削作用,而HT200的冲蚀磨损机制是因赫兹裂纹导致的脆性脱落。     

聚氨酯/TiO2纳米复合材料冲蚀磨损特性研究

以纳米TiO2作为填料,制备耐磨蚀聚氨酯纳米复合材料.用相对抗磨损性法评价了聚氨酯纳米复合材料的冲蚀磨损性,通过扫描电镜观察聚氨酯纳米复合材料的磨损形貌,尝试解释纳米TiO2增强聚氨酯复合材料抗含沙冲蚀磨损性能的机理.试验结果表明,纳米粒子均匀分散于聚氨酯中,使聚氨酯弹性体耐磨蚀性得以提高.聚氨酯/TiO2纳米复合材料的抗冲蚀磨损性能分别是45#钢的10.67倍,2Cr13钢的6倍,纯聚氨酯的1.28倍,TiN/聚氨酯复合材料的1.09倍.     

冲蚀磨损表面及磨屑的分形集合

讨论了分形几何理论在冲蚀磨损中应用的可能性与合理性。并对冲蚀磨损分形维数Ｄ进行了测量和计算。结果表明，冲蚀表面和磨屑均可构成分形集合，它们的分形维数与冲蚀率呈负斜率的直线关系。     

CIMS网络需求分析辅助工具的研究与设计

着重阐述ＣＩＭＳ网络需求分析方法和辅助工具原型系统的实现方案，介绍了ＣＩＭＳ网络需求分析模板，并简要描述了相关的结构模型和信息分布算法。