真空炉隔热屏保温效果的数值仿真

金属炉胆的真空炉主要用于处理一些对真空气氛要求较高的金属产品,炉胆的隔热屏制造成本较高并且不易改动。通过对WZDGQ-40型真空炉的金属隔热屏保温效果进行仿真研究,得到每层隔热屏的温度场情况。结果表明,调整中间两发热带的距离为200 mm时,炉胆外层温度降低80 ℃。合理的发热带宽度和发热带间距能够较好提高炉胆的保温效果,为今后该类型装备制造提供一定的参考价值。     

发动机燃烧室内壁材料热环境的气动热试验模拟技术研究

利用超声速矩形湍流导管和等离子电弧加热器模拟了发动机燃烧室内流和高超声速飞行器外壁面外流热环境,进行了平板表面冷壁热流测量和燃烧室内壁材料考核试验。结果表明:由于辐射换热的影响,在选取的两个典型来流条件下,发动机燃烧室内流热环境下的冷壁热流比外流热环境下的高出21%和40%,但是冷壁热流的增量基本相当,约为0.70~0.80MW/m²。随着冷壁热流的增加,辐射换热产生的热流增量的影响力会逐渐减小。材料考核时,相同配方的C/SiC复合材料在内流热环境下的表面温度高出约400℃,背面温度高出约90℃,这种差异对于发动机燃烧室内壁面材料考核至关重要,必须在材料考核试验中加以考虑。      

热机械处理对Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金的显微组织与力学性能的影响

包套锻造Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金由大量细小的动态再结晶等轴γ晶粒(晶粒尺寸可达1-2 μm),弯曲或破碎的层片和少量的残余平直层片组成,变形组织含有人量位错及少量变形孪晶.锻态试样抗拉强度(σb),延伸率(δ)分别达到708.1 MPa和0.95%.再通过不同的热处理分别得到晶粒细小的双态组织、近层片组织和全层片组织.经1320 ℃/30 min炉冷后得到双态组织,层片晶粒尺寸(d1)约为20 μm,层片体积分数(ψ1)约为60%,具有最高的δ,约为1-9%,σb约为658.9 MPa,为穿晶和沿晶混合断裂;经1340℃/30 min炉冷后得到近层片组织,dI约为60 gm,ψ1约为95%,O'b约为690.2 MPa,δ约为1.75%,上要为穿晶(层片)断裂;经1370℃/15 min炉冷后得到细小全层片组织(d1约为40 μm),具有最高的σb,约为715.1 MPa,5约为1.51%,为穿晶断裂.     

专利

专利名称：一种脉冲放电催化化学热处理设备 专利申请号：CN200520092573．8公开号：CN2832826 申请日：2005．09．17公开日：2006．11．01 申请人：大连海事大学本实用新型涉及一种脉冲放电催化化学热处理设备,由炉底座、炉筒、电控柜、催化放电电极和脉冲电源组成,还包括炉气均匀循环系统、隔热层结构和内置交流加热器。炉气均匀循环系统是由真空电机、风扇和隔热屏构成。真空电机与风扇相连接,隔热屏设在炉筒和炉底座的内壁。内置交流加热器设置在炉筒的隔热屏内侧。催化放电电极置于内置交流加热器内侧,炉筒和炉底座全部采用双层壁结构,炉内的下端设有排气环管,与真空泵相连接,供气系统与供气环管相连接。具有渗速快、处理温度准确均匀、热效率高、防渗容易、在真空中处理的工件不氧化、不脱碳和处理后的工件表面质量好等优点。     

真空热处理炉的隔热屏设计及传热学分析

作为高温炉的重要组成部分,隔热屏的隔热效率直接影响到真空热处理炉的炉内温度与炉外的温度,对于真空热处理炉的整体性能有着很大的影响。因此,有必要对真空热处理炉的隔热屏结构设计以及隔热屏的热特性进行深入研究。本文基于传热学理论,根据热辐射理论以及隔热屏的工作环境要求,设计了一种真空热处理炉的隔热屏方案,并计算出各层隔热屏的温度及热流量。     

多晶硅铸锭炉隔热笼的优化及热-结构耦合分析

为了降低铸锭炉内隔热笼的热变形,对隔热笼结构进行优化,并利用有限元ANSYS Workbench软件对优化前后隔热笼模型进行热-结构耦合计算。结果表明,通过结构优化可以减小隔热笼的热变形,提高隔热笼的使用寿命,给实际生产提供理论指导。     

热氢处理炉真空加热温度场数值模拟与分析

钛合金热氢处理技术是利用氢在钛合金中的可逆化作用,改善钛合金微观组织与机加工性能的一种新技术.其中,热氢处理炉是钛合金加热渗氢、脱氢的重要设备,加热均匀性和加热效率是加热室设计过程中需考虑的关键技术,会直接影响钛合金热氢处理过程中的效率和质量.针对适用于钛合金的热氢处理炉进行真空加热过程温度场数值模拟分析,建立真空加热...     

两种不同结构滑动水口滑板底座的对比研究

利用ANSYS有限元软件,对相同的浇钢过程中2种不同结构的金属底座进行热/力的间接耦合模拟。研究表明,1#底座对角方向最大等效应力值达601 MPa,是产生裂纹的主要因素,裂纹易产生于底座的下表面,且在底座的下表面沿底座中心45°方向上存在一明显的应力集中区域;2#金属底座的最大等效应力值降低为397 MPa,能够有效避免裂纹的产生,结构较合理。     

热冲压关键工艺参数对零件力学性能影响研究

成形温度是热冲压工艺的一个关键参数,直接影响热冲压零件的力学性能.本文基于热-力耦合弹塑性有限元模型进行了U形热冲压实验,分析了热冲压板料的冷却速率、温度分布,获得了成形温度对热冲压件微观组织、机械性能的影响.结合不同成形温度下的热冲压车门防撞梁准静态弯曲实验和动态冲击仿真,考察了成形温度对热冲压车门防撞梁承载能力的影响.结果表明:成形温度为600℃ ～700℃时可以实现热冲压板料的均匀淬火,其微观组织转变为条状马氏体,抗拉强度超过1400MPa;成形温度为650℃的热中压车门防撞梁兼具高强度和良好的塑性变形吸能能力,综合性能最优,适合用作车身防撞零部件抵抗碰撞变形.     

最先进的热等静压烧结技术

芬兰土尔库的Nefoy公司已经开发出新一代高温真空和过压炉系列的烧结热等静压装置．这种卧式装置炉特别适合用于热等静压烧结·生产硬质材料，诸如硬质合金、重金属和现代工程陶瓷．热等静压烧结系列炉的工作瘟度是1650℃（生产陶瓷时2200℃），过压为3．6或10MPa。标准高温区容积为3～540升。由于所有六个温区的温度完全单独控制，设计时就注意到控制各高温区之间联口的热对流量；因此温度的均匀性非常好，同时有明显的节能效果。设计的第一台样机是按用户提供的硬质合金热等静压烧结工艺参数制造的。在试生产中，每600kg硬质合金成品所…     

工业窑炉中几种炉衬耐火材料结构的传热分析

以1250 ℃轧钢加热炉和1600 ℃隧道窑2种典型的连续热工窑炉为例,通过对不同炉衬耐火材料结构组合的综合传热系数、热流密度和炉墙温度场的传热学计算,结合耐火纤维、耐火浇注料、轻质耐火砖、Al_3O_2空心球砖及镁砖等炉衬材料的几种炉衬结构的传热分析,给出了相应窑衬结构的热导率改变对热流密度和炉墙外壁温度的影响,表明采用轻质绝热耐火材料和耐火纤维的复合窑衬结构其炉墙热流密度大大降低.计算结果显示体现工业窑炉炉衬耐火节能一体化优势的窑衬结构为:1250 ℃轧钢加热炉采用105 mm纤维板+230 mm JM23绝热保温砖+115 mm轻质莫来石耐火砖的窑衬结构;1600 ℃隧道窑采用110 mm纤维板+115 mm JM23绝热保温砖+115 mm轻质莫来石耐火砖+160 mm Al_3O_2空心球砖的窑衬结构.     

热处理对Fe-36Ni因瓦合金箔热膨胀及力学性能的影响

研究了60 μm厚Fe-36Ni因瓦合金箔冷轧态、退火态及淬火态的热膨胀行为及力学性能演变规律和作用机理。结果表明,冷轧态合金具有最小的热膨胀系数,淬火态次之,退火态热膨胀系数最大;热处理可有效提高合金的居里温度T_c,从而增大使用温度范围,900 ℃保温1.5 h淬火试样具有最优的热膨胀性能($\bar{α}$_{(20-100 ℃)}=1.02×10^-6 K^-1,T_c=276 ℃),自由取向晶粒的增加是导致合金热膨胀系数增大的原因。与冷轧态相比,热处理后合金发生完全再结晶,并产生退火孪晶伴随有晶粒尺寸的变化和∑3ⁿ晶界比例快速升高,其中800 ℃保温1.5 h淬火试样的晶粒最细小(6.6 μm),∑3ⁿ晶界占比最高,具有最高的屈服强度(267 MPa)和抗拉强度(414 MPa)。淬火处理试样的综合性能优于退火试样。相同热处理方式下,升高热处理温度,一方面降低热膨胀系数,提高居里温度;另一方面也降低了强度。     

NiAl/NiCoCrAlY/8YSZ复合喷涂层的微观结构与性能研究

目的提高金属/陶瓷隔热涂层体系在海洋环境下的耐腐蚀性能。方法利用冷喷涂方法制备NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层,与等离子喷涂制备的8YSZ陶瓷层构成适用于海洋环境的多层结构耐蚀隔热涂层体系。利用FE-SEM分别观察喷涂态粘结层和陶瓷层的表面、横截面形貌,通过EDS分析涂层元素分布;利用XRD分析表征涂层的物相组成;借助万能材料试验机,采用拉伸法测试涂层结合强度;利用热循环试验和焰流冲刷试验测试涂层的耐高温性能。结果微观分析表明,冷喷涂制备的NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层形貌致密,涂层材料未发生明显氧化,颗粒变形程度不一,粘结层与基体间的结合强度约为18.4 MPa,粘结层与8YSZ陶瓷层界面结合紧密。陶瓷层物相结构和成分稳定,涂层经12次热震循环和1000个周期的高温焰流冲击后,表面未出现开裂、起皮和脱落。结论采用冷喷涂法和等离子喷涂法联合制备的耐蚀隔热复合涂层体系具备良好的耐热性和耐腐蚀性。冷喷涂制备的金属涂层结构致密,孔隙率低,与陶瓷层结合良好,能够有效提高涂层体系在腐蚀性环境中的耐蚀性能。NiAl复合涂层可以缓解Ni CoCrAlY粘结层和铝合金基材间的热匹配问题,增强涂层的结合性能。     

形变热处理对11Cr3Co耐热钢组织性能的影响

为了提高火电发电效率，要求耐热钢在更高的服役温度下保持良好的高温性能。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)与电子探针(EPMA)等手段，研究了不同变形量的形变热处理对11Cr3Co耐热钢组织性能的影响。结果表明，随变形量的增加，11Cr3Co钢板基体组织得到显著细化，马氏体板条宽度变细，小角度晶界数量减少；在200~700 ℃拉伸时，不同变形量形变热处理的钢板抗拉强度均得到提升，伸长率略有降低；在400、600 ℃拉伸时，经20%TMT700-T处理后的钢板抗拉强度分别为299、269 MPa，伸长率分别为19.3% 、21.93%，具有优异的综合力学性能。形变热处理钢板组织中的高密度位错能够促进析出粒子数量增加且使40~100 nm M23C6与10~30 nm MX粒子的分布更加均匀弥散，更好地保证了耐热钢组织的高温稳定性。     

低温压力容器用SA537 CL2钢板的开发

为满足市场对低温压力容器用钢板强度高、可焊接性好、抗断裂性能优异、韧性转变温度低且生产成本低的要求,河北普阳钢铁有限公司开发了美标调质型低温压力容器用钢板SA537 CL2.其采用低碳成分设计,并添加Cr合金元素来提高钢板的淬透性;通过生产试验,获得了最佳生产工艺参数,即第1阶段开轧温度不小于1 050℃,终轧温度95...     

形变热处理对11Cr3Co耐热钢组织性能的影响

为了提高火电发电效率，要求耐热钢在更高的服役温度下保持良好的高温性能。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)与电子探针(EPMA)等手段，研究了不同变形量的形变热处理对11Cr3Co耐热钢组织性能的影响。结果表明，随变形量的增加，11Cr3Co钢板基体组织得到显著细化，马氏体板条宽度变细，小角度晶界数量减少；在200~700 ℃拉伸时，不同变形量形变热处理的钢板抗拉强度均得到提升，伸长率略有降低；在400、600 ℃拉伸时，经20%TMT700-T处理后的钢板抗拉强度分别为299、269 MPa，伸长率分别为19.3% 、21.93%，具有优异的综合力学性能。形变热处理钢板组织中的高密度位错能够促进析出粒子数量增加且使40~100 nm M23C6与10~30 nm MX粒子的分布更加均匀弥散，更好地保证了耐热钢组织的高温稳定性。     

铜精炼炉最优测温点研究

铜精炼炉内,热电偶安装位置直接影响热电偶测温性能和炉温辨识精度。越靠近炉内壁,炉温辨识精度越高,但热电偶测温漂移随之增加。在研究了优化试验设计理论以及热电偶测温特性的基础上,提出一种炉温测量优化定位指标,以确定优化的热电偶安装位置。根据铜精炼炉多层炉墙结构和傅立叶定理,建立炉墙水平厚度方向非线性瞬态导热模型;在Comsol Multiphysics和Matlab环境下进行了有限元仿真试验,研究模型的传热特性;通过仿真计算得到炉墙内测温优化定位指标值分布曲线和最优测温位置。     

多层结构浸入式水口复合层的设计

为降低热应力造成多层结构浸入式水口开裂的可能性,采用有限单元法研究了内面层厚度和材料物理性能参数对其热应力的影响,以及内面层厚度和导热系数对其内壁温度的影响.结果表明,当内面层厚度由0mm增至10mm时,浸入式水口所受最大拉应力先升后降;当其厚度在2～4 mm之间时,拉应力较小.随着内面层弹性模量、热膨胀系数和导热系数的降低,最大拉应力减小.增加外面层厚度,减小其导热系数,预热后浸入式水口内壁温度的降低幅度减小.     

疏导式热控结构温度分布研究

目的设计一种以降低表面热辐射为主的疏导式热控结构,通过对疏导式热控结构的热性能进行仿真计算与试验,探讨其温度场分布影响因素。方法采用FLUENT软件,仿真分析了该热控结构在热源200℃时,隔热材料和通风条件对流场及温度场的影响。采用5 mm厚、导热系数为0.036 W/(m·K)的隔热材料和1 mm厚的纯铝板,制备了总厚度为100 mm的疏导式热控结构,测试在热源200、300、400℃时,距隔热层表面0、5、15、35、55、75、95 mm平面内和热控结构外表面的温度,并与仿真计算结果进行了对比。结果在不通风条件下,热源为200、300、400℃时,热控结构外表面的温度分别为48.1、66.8、87.9℃;在5 m/s通风条件下,热源为200、300、400℃时,热控结构外表面的温度分别为36.5、39.8、47.4℃。结论仿真计算获得的温度值与实测值一致,疏导空间内部受热量辐射的影响随高度的增大逐渐减小,适当采用气体对流机制能够显著降低疏导空间和热控结构外表面的温度。