金属微波热失控行为的同步辐射实验和热动力学原理研究

发布时间：2021-04-28 05:40

　　微波热失控是阻碍微波快速成型这一高效、节能、绿色的快速材料制备技术应用于工业生产的瓶颈难题。研究微波作用下的金属热失控行为及其热动力学原理,对于微波热失控的预防、抑制和调控有着重要意义。本文首先分析了微波技术自身的特点和研究热失控原理的挑战,阐明了开展时间分辨同步辐射断层扫描（SR-CT）微波快速成型实验并基于真实实验数据进行数值模拟是研究微波热失控原理的关键。然后改进了现有的微波烧结SR-CT实验设备和方法,研制了针对金属微波热失控快速微结构演化行为的时间分辨SR-CT实验设备,发展了配套的数据重建和三维结构配准方法,开展了对金属和合金材料的微波快速成型SR-CT在线实验。基于对金属材料微波热失控行为的定量表征,分析了导致金属材料在微波场中发生热失控的主导机制,探讨了金属微波快速成型过程中的主导驱动力演变规律。并且,通过将陶瓷相引入金属微波快速成型过程,研究了陶瓷相对金属微波热失控行为的调控机制,分析了其热力学原理。最后,通过对研究内容的总结,讨论了金属微波热失控机制进一步深入研究的方向和其在工业上的应用。本文的主要研究内容如下:一、研制了针对微波热失控行为的时间分辨SR-CT微波快... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 微波快速成型技术与国家能源战略
        1.1.2 微波快速成型技术的优势和特点
    1.2 制约微波快速成型应用的热失控问题
        1.2.1 微波热失控的研究现状
        1.2.2 微波场中的微结构演化驱动力
        1.2.3 微波驱动下的物质扩散和微结构变形
    1.3 本领域的主要挑战和研究目标
    1.4 本文主要内容
第二章 时间分辨SR-CT微波快速成型实验系统
    2.1 引言
    2.2 时间分辨SR-CT微波快速成型实验的特点和技术难点
        2.2.1 SR-CT技术特点和原理
        2.2.2 微波快速成型设备构成
        2.2.3 SR-CT用于测量微波下快速微结构演化的挑战
    2.3 时间分辨SR-CT微波快速成型设备研制
        2.3.1 实现集中加热的微波加热系统
        2.3.2 应用于时间分辨SR-CT实验的传动系统
    2.4 针对时间分辨SR-CT的专用图像处理方法
        2.4.1 稀疏投影信息的重建
        2.4.2 重建图像的三维匹配
    2.5 本章小结
第三章 微波热失控中金属微结构演化的主导驱动力
    3.1 引言
    3.2 金属微波快速成型过程的SR-CT实验及涡流损耗原理分析
        3.2.1 微波烧结SR-CT实验及结果
        3.2.2 微波烧结中特殊“核—壳”结构和涡流损耗机制
    3.3 金属热失控过程的SR-CT实验及局部等离子体效应分析
        3.3.1 微波热失控行为的SR-CT实验及结果
        3.3.2 特殊T型结构和局部等离子体驱动机制
        3.3.3 局部等离子体驱动机制关键参数的数值模拟研究
    3.4 金属微波快速成型驱动力的探讨
    3.5 本章小结
第四章 金属陶瓷混合体系中的热失控调控机制
    4.1 引言
    4.2 金属陶瓷中涡流损耗调控作用的机理研究
        4.2.1 金属陶瓷微波烧结SR-CT实验及结果
        4.2.2 陶瓷相在金属微波烧结中的微波通道效应
        4.2.3 金属陶瓷微波烧结中陶瓷颗粒的微波透镜效应
    4.3 金属陶瓷中热失控行为稳定化作用的原理分析
        4.3.1 陶瓷对金属微波热失控行为影响的SR-CT实验及结果
        4.3.2 金属陶瓷中热失控行为稳定化作用的机理分析
    4.4 陶瓷电磁性质对微波快速成型调控作用的数值模拟研究
        4.4.1 陶瓷相介电常数对微波下金属陶瓷微结构演化过程的影响
        4.4.2 陶瓷相电导率对微波下金属陶瓷微结构演化过程的影响
    4.5 本章小结
第五章 全文总结与工作展望
    5.1 全文总结
    5.2 本文创新之处
    5.3 研究工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3164913