水煤浆喷嘴温度场和应力场分析及涂层材料应用

为提高新型水煤浆喷嘴的抗冲蚀性能,采用有限元分析法,对新型水煤浆喷嘴稳定工作时的温度和应力场进行了分析计算;并对超音速喷涂制备的涂层与等离子喷涂涂层、激光熔覆制备涂层与喷嘴材料哈氏合金的冲蚀性能进行试验研究.结果表明喷嘴稳定工作时,出口端部的温度较高、温度梯度较大,水煤浆通道温度在300～500℃.热应力最大值发生在冷却水套管的外壁圆角处,同时喷嘴出口端部应力较大.在不同的冲蚀速度下,3种涂层的抗冲蚀能力均优于哈氏合金,且超音速喷涂制备涂层的抗冲蚀能力最优.     

单腔热喷嘴简介

1.前言从统计资料来看,塑料工业的增长率比所有制造业都高。塑件的产量与需求量持续地增长。成形塑件的模具设计及其相关技术日益完善,许多先进的成形技术也在不断地显示其优越性。与冷流道相比、热流道成形的主要优点如下。 (1)可以降低注射压力。对精密塑件可在成形周期不变的情况下,提高精度和稳定性。 (2)电子、电器类小零件可实施无人操作自动化生产,且不需要修整。     

含20%Ni金属基陶瓷的热冲击疲劳

研究了含２０％Ｎｉ的Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的热冲击疲劳，试验结果表明：随循环温度的上升和冷却速率的加快，热冲击疲劳裂纹的形成孕育期缩短，裂纹扩展速率加快。缺口也使裂纹形成的孕育期缩短，观察还表明，热冲击疲劳断口中存在的疲劳条纹。     

热冲击试验机的研制

热冲击试验机是用来模拟轧辊等急冷急热环境下工作的工件的服役条件 ,研究轧辊等材质的热冲击性能 ,为优选高抗热冲击性能的材质提供试验依据。根据以上用途 ,我们制定了以下设计原则 :①模拟轧辊反复加热、冷却的工作条件 ;②对形状简单、易加工的多个试样可同时进行试验 ;③保证每一个试样的试验条件尽量一致 ,可比性强、精度高。依据以上原则 ,我们设计研制了热冲击试验机 ,现分述于下。(1)加热方式的选择和加热器的设计　热轧轧辊工作时 ,热轧件在轧制温度范围内被快速、连续挤压成型 ,轧辊温度变化的特点是表层快速加热、快速冷却 ,故…     

连铸二冷喷嘴热态性能的研究

连铸二冷喷嘴热态性能的研究是实现二冷动态控制的前提。本文主要讨论连铸二冷喷嘴热态性能的研究方法，喷嘴与铸坯间的传热机理以及影响因素。     

基于数值模拟的热喷嘴热平衡分析及优化设计

运用大型通用有限元分析软件ANSYS Workbench对注射模中的热流道热喷嘴主体结构进行热平衡分析,探索热喷嘴中加热线圈的缠绕方式对热喷嘴整体温度场的影响,并通过对分析中的最优结果进行试验,验证有限元分析的可靠性,从而指导热喷嘴产品的设计。     

TiB2-Cu复合材料热冲击损伤行为的数值模拟

利用等离子电弧加热器结合数值模拟，考察了燃烧合成制备的TiB2-Cu金属陶瓷复合材料热冲击损伤行为；通过热物理性能实验数据，模拟了材料在高温环境中非均匀热传输边界条件作用下瞬态温度场和热应力场的分布。结果表明：材料中心位置处于压应力，并且沿径向递减：当越过电弧加热区，压应力逐渐转变为拉应力，并且最大拉应力处于试样周边区域；在热冲击条件下的损伤行为是热裂纹产生于试样边缘，然后沿径向中心区域扩展：等离子电弧加热实验也证实了理论模型的合理性。     

直流电热冲击辅助多组分氧化物钎焊SiC陶瓷的工艺及性能

开发了一种直流电热冲击辅助高温钎焊新技术,成功实现了18.77Gd₂O₃?4.83Y₂O₃?28.22TiO₂?8.75ZrO₂?39.43Al₂O₃多组分氧化物钎料与SiC陶瓷母材之间的钎焊连接. 加热元件采用碳纤维编织体,在20 A直流电流及800 W截断功率下,实现了最佳剪切强度为136.27 MPa的SiC钎焊接头. 多组分氧化物钎料中Al₂O₃及TiO₂组分对实现良好的SiC陶瓷钎焊接头至关重要,其中TiO₂组分与SiC在高温下发生反应从而在界面处生成厚度约为10 μm的富Ti界面反应层,Al₂O₃相向母材中渗入而形成的枝状通道起到钉扎效果,有利于提升钎焊接头整体强度. 热输入过大时,SiC母材严重分解,大量C元素向钎缝区扩散,导致钎缝区出现明显裂纹缺陷,剪切强度降低至约60 MPa,断裂完全发生于钎缝区.     

工业采暖锅炉中水煤浆喷嘴的失效分析

采用X射线能谱仪（EDS）、金相显微镜、扫描电镜（SEM）等设备对失效的水煤浆喷嘴的化学成分、微观组织及断口形貌进行了分析。结果表明,喷嘴材料中Ni含量偏低及高温渗硫所引起的S含量超标是导致喷嘴开裂的主要原因。同时提出了采用含钛铬镍奥氏体不锈钢及表面渗铝等相应改进措施以防止喷嘴失效。     

硬质合金YG15的热冲击行为研究

研究了硬质合金ＹＧ１５的热冲击行为。结果表明,热冲击裂纹的形成存在孕育期,热冲击曲线（σｒｂ－ｔ）上热冲击残留强度随热冲击温度的升高表现为先降后升的规律。扫描电镜观察表明,在试样的亚表层下存在孔洞,热冲击断口由沿晶和穿晶组成。     

钛合金PEO陶瓷膜的组成结构及其抗热震性能

在硅酸盐溶液中,采用类三角波形脉冲等离子体电解氧化电源,在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,利用XRD、SEM和能谱等研究了陶瓷膜层的组成和结构特点,利用热震实验研究了陶瓷膜层的抗热震性能.陶瓷膜层主要由金红石型和锐钛矿型TiO_2组成,反应时间增加,膜层增厚,表面放电孔道减少,孔径变大.能谱分析表明,陶瓷膜层中硅元素含量随着反应时间的增加而增多,钛元素含量的变化与之相反.在900～20 ℃热震条件下,膜层的抗热震性能随反应时间的增大而提高,在反应为25 min时,所制备的膜层抗热震性能最佳,继续延长反应时间,膜层的抗热震性能下降.热震试验使陶瓷膜层中晶相TiO_2含量增加,膜层表面出现裂纹.     

Al-Ti-Si-RE高速电弧喷涂层热震与电化学腐蚀行为

通过对Al-Ti-Si-RE涂层抗热震性能以及热震前后电化学腐蚀行为分析研究,发现Al-Ti-Si-RE涂层在500℃时能够保持良好的抗热震性能,且在热震前后耐电化学腐蚀性能没有明显下降,主要原因是Ti在高速电弧喷涂过程中,与Al结合反应放热,使涂层与基体"冶金结合"部位增多,提高了涂层结合强度。同时经透射电镜(TEM)观察,喷涂层中晶粒尺寸较小,且Al与钛铝金属间化合物具有良好共格关系,降低了Al-Ti-Si-RE涂层开裂敏感度。另外Al-Ti-Si-RE涂层具有发达的"骨架"结构,电化学腐蚀过程中形成的Al氧化物能够有效填充到"骨架"孔隙和热震引起的微裂纹当中,对涂层同时起到"自封闭"与"自修复"作用,使其更加致密并兼具良好抗热震性能与耐电化学腐蚀性能。     

TiO2涂层激光热冲击损伤机理研究

研究了等离子喷涂TiO2涂层在激光热冲击条件下激光输出功率对涂层损伤的影响，并探讨了涂层的损伤机理。结果表明，随着激光输出功率的增大，TiO2涂层损伤加剧，当激光输出功率为3900W时被击穿：基体上产生热影响区；TiO2涂层在激光热冲击下的微观损伤形貌主要以放射板条状组织和枝状组织为主，并存在大量的裂纹；TiO2涂层消耗激光能量的方式主要是熔化与再结晶并辅以裂纹的萌生与扩展。     

TiO2涂层激光热冲击损伤机理研究

研究了等离子喷涂TiO2涂层在激光热冲击条件下激光输出功率对涂层损伤的影响,并探讨了涂层的损伤机理.结果表明,随着激光输出功率的增大,TiO2涂层损伤加剧,当激光输出功率为3900W时被击穿;基体上产生热影响区;TiO2涂层在激光热冲击下的微观损伤形貌主要以放射板条状组织和枝状组织为主,并存在大量的裂纹;TiO2涂层消耗激光能量的方式主要是熔化与再结晶并辅以裂纹的萌生与扩展.     

陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损特性及其损坏机理

采用热压烧结工艺制备了Al2O3/TiC、Al2O3/(W,Ti)C和B4C陶瓷喷砂嘴.以SiC和Al2O3为冲蚀磨料进行了喷砂冲蚀试验.结果表明纯B4C陶瓷材料的烧结温度高、保温时间长、致密度低、晶粒粗,抗弯强度和断裂韧性低,但硬度最高;而Al2O3/TiC和Al2O3/(W,Ti)C陶瓷材料的烧结温度和保温时间比纯B4C陶瓷大大减小,致密度高,抗弯强度和断裂韧性比纯B4C陶瓷高1倍以上,但硬度相对低.对陶瓷喷砂嘴在磨料冲蚀下的应力状态进行了有限元分析,结果表明陶瓷喷嘴入口处所受的应力最大,出口次之,中间区域最小.B4C陶瓷喷砂嘴的最佳入口锥角为11°,而Al2O3/(W,Ti)C陶瓷喷砂嘴的最佳入口锥角为16°.陶瓷喷嘴入口和出口处的磨损机理主要表现脆性断裂;而中间区域的磨损机理主要表现为磨料颗粒对喷嘴内壁表面的研磨、抛光和微切削作用.     

低压铸造陶瓷升液管材料抗热震性研究

对用不同稳定剂制备的两组钛酸铝陶瓷材料进行抗热震性试验,采用扫描电镜及能谱分析探讨钛酸铝陶瓷的组成与抗热震性之间关系。试验结果表明,添加MgO、Y2O3作为稳定剂的钛酸铝陶瓷材料具有良好的抗热震性能,试样经750℃循环60次而无表面破损,可以满足铝合金低压铸造升液管的使用要求。     

添加TiC对Al_2O_3陶瓷热震行为的影响

热压制备了纯Al2O3陶瓷和Al2O3-30wt%TiC复合陶瓷。研究发现TiC的添加改善了氧化铝陶瓷的力学性能;由于强度的增加使复合陶瓷的临界温差提高了50℃,残余强度都比纯氧化铝的高;韧性的提高使复合陶瓷的热震循环疲劳性能得到改善,复合陶瓷的热震裂纹扩展较曲折。     

添加TiC对Al2O3陶瓷热震行为的影响

热压制备了纯Al2O3陶瓷和Al2O3-30wt%TiC复合陶瓷.研究发现TiC的添加改善了氧化铝陶瓷的力学性能;由于强度的增加使复合陶瓷的临界温差提高了50℃,残余强度都比纯氧化铝的高;韧性的提高使复合陶瓷的热震循环疲劳性能得到改善,复合陶瓷的热震裂纹扩展较曲折.     

金属镍钴增强Y-TZP复相陶瓷喷嘴的研制

根据压力式喷雾干燥机所用喷嘴的性能要求,开展了对金属镍钴增强Y-TZP复相陶瓷的研究,采用共沉淀法结合高温氢还原制备含金属Ni、Co的Y-TZP复相陶瓷粉末,经干压成型和烧结得到金属镍钴增强Y-TZP复相陶瓷材料.结果表明在Ni、Co含量为2%～3%时材料的抗弯曲强度达到1100 MPa以上、同时洛氏硬度(HRA)大于90.采用该材料制备的陶瓷喷嘴,其使用寿命达到硬质合金水平,而性价比优于硬质合金.