层状复合陶瓷喷嘴的设计制造及其应用研究
发布时间：2021-05-23 01:27
根据喷嘴的冲蚀磨损特性,结合层状复合陶瓷材料的优异性能,将层状复合结构的概念引入陶瓷喷嘴的设计及制造中,提出了层状复合陶瓷喷嘴的设计理论和方法,研制开发出层状复合陶瓷喷嘴,系统研究了层状复合陶瓷喷嘴的物理力学性能、微观结构以及冲蚀磨损特性等,探索了其冲蚀磨损机理。针对陶瓷喷嘴冲蚀磨损特点和应力状态,提出了层状复合陶瓷喷嘴的设计目标,建立了多种层状复合陶瓷喷嘴物理模型,并确定了其材料体系,即:Al2O3/（W,Ti）C+Al2O3/TiC（简称AWT+AT）。采用有限元法深入分析了层状复合陶瓷喷砂嘴和水煤浆喷嘴制备过程中形成的残余应力及其分布规律,结果表明:层状复合陶瓷喷砂嘴和水煤浆喷嘴在其入口和出口表面层均产生了残余压应力。研究了结构参数对层状复合陶瓷喷嘴内残余应力的影响,通过理论分析初步确定了AWT+AT层状复合陶瓷喷砂嘴的最佳结构参数:最佳层厚比为1～2,最佳层数为3层。陶瓷水煤浆喷嘴的冲蚀磨损具有其独特性,由于其工作环境温度较高,使得喷嘴使用过程中内部存在较大的温差和温度梯度并导致其出口端面存...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 喷嘴的应用和发展
1.2 喷嘴的国内外研究现状
1.2.1 喷嘴材料的研究
1.2.2 喷嘴结构的研究
1.2.3 喷嘴冲蚀磨损的研究
1.3 层状复合陶瓷材料的研究
1.3.1 层状复合陶瓷材料的特点
1.3.2 层状复合陶瓷材料的种类
1.3.3 层状复合陶瓷材料结构的优化设计
1.4 本课题的提出及目的和意义
1.5 课题的主要研究内容
第2章 层状复合陶瓷喷砂嘴的设计
2.1 喷砂嘴的技术要求
2.2 陶瓷喷砂嘴目前存在的问题
2.3 层状复合陶瓷喷砂嘴的设计目标和设计模型
2.4 层状复合陶瓷喷嘴材料残余应力的产生
2.5 层状复合陶瓷喷砂嘴材料体系的确定
2.5.1 层状复合陶瓷喷嘴材料体系设计
2.5.2 层状复合陶瓷喷嘴的编号
2.6 层状复合陶瓷喷砂嘴制备中形成的残余应力有限元分析
2.6.1 边界条件及网格划分
2.6.2 层状复合陶瓷喷砂嘴的残余应力分析结果
2.6.3 不同层厚比的层状复合陶瓷喷砂嘴的残余应力对比
2.6.4 不同层数的层状复合陶瓷喷砂嘴残余应力对比
2.7 本章小结
第3章 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的设计
3.1 水煤浆喷嘴的技术要求
3.2 陶瓷水煤浆喷嘴目前存在的问题
3.3 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的设计目标和设计模型
3.4 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴残余应力有限元分析
3.4.1 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴制备中形成的残余应力分析
3.4.2 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴温度场分析
3.4.3 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴使用过程中的热应力分析
3.5 本章小结
第4章 层状复合陶瓷喷嘴材料的制备、物理力学性能及显微结构
4.1 原料的处理
4.2 层状复合陶瓷喷嘴材料的制备工艺
4.3 层状复合陶瓷喷嘴材料的力学性能测试
4.3.1 体积密度的测定
4.3.2 硬度的测定
4.3.3 断裂韧性的测定
4.4 层状复合陶瓷喷嘴材料的物理力学性能
4.5 层状复合陶瓷喷嘴材料的显微结构
4.5.1 横剖面显微结构
4.5.2 试样断口分析
4.6 层状复合陶瓷喷嘴的制备
4.7 本章小结
第5章 层状复合陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理研究
5.1 冲蚀磨损试验方法
5.1.1 试验工作原理及试验条件
5.1.2 冲蚀磨损率的测量
5.2 层状复合陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损特性研究
5.2.1 不同层厚比的层状复合陶瓷喷砂嘴的重量损失及内径变化
5.2.2 不同层数的层状复合陶瓷喷砂嘴的重量损失及内径变化
5.2.3 不同的陶瓷喷砂嘴的体积冲蚀磨损率对比
5.3 层状复合陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理
5.3.1 陶瓷喷砂嘴入口和出口冲蚀磨损宏观形貌对比
5.3.2 陶瓷喷砂嘴冲蚀后内孔轮廓变化
5.3.3 陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损的微观特征
5.3.4 层状复合陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理
5.4 本章小结
第6章 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的损坏机理研究
6.1 冲蚀磨损试验方法
6.1.1 试验工作原理
6.1.2 冲蚀磨损率的测量
6.2 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的冲蚀磨损特性研究
6.2.1 水煤浆喷嘴的重量损失及冲蚀磨损率
6.2.2 水煤浆喷嘴的入口和出口直径变化比较
6.3 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的冲蚀磨损机理
6.3.1 水煤浆喷嘴入口和出口冲蚀磨损宏观形貌对比
6.3.2 水煤浆喷嘴冲蚀后内孔轮廓图
6.3.3 水煤浆喷嘴冲蚀磨损的微观特征
6.3.4 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的损坏机理
6.4 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及参与的项目
英文论文
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al2O3-（W,Ti）C/Al2O3-TiC对称型叠层陶瓷的结构设计和力学性能[J]. 员冬玲,邓建新,段振兴. 硅酸盐学报. 2008(08)
[2]SiC/（W,Ti）C梯度陶瓷喷嘴的设计与制备[J]. 刘莉莉,邓建新,皇攀凌,朱利娜. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(07)
[3]水煤浆喷嘴运行中出现的问题及治理[J]. 严心浩. 电站辅机. 2007(01)
[4]SiC/（W,Ti）C梯度陶瓷喷嘴材料的制备及其冲蚀磨损机理研究[J]. 刘莉莉,邓建新,周军,朱利娜. 摩擦学学报. 2007(01)
[5]磨料喷射喷嘴的应力分析及FGM模型设计[J]. 刘莉莉,邓建新,丁明伟. 机械工程学报. 2006(S1)
[6]大型水煤浆喷嘴的失效分析及耐磨材料的应用[J]. 宋兵. 科技创业月刊. 2006(10)
[7]Al2O3（YAG）/LaPO4层状陶瓷复合材料研究[J]. 仝建峰,陈大明,刘晓光,李宝伟. 航空材料学报. 2006(03)
[8]喷嘴结构对水煤浆喷嘴雾化性能影响的试验研究[J]. 于海龙,刘建忠,范晓伟,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2006(14)
[9]陶瓷喷砂嘴结构参数对冲蚀磨损的影响[J]. 卯福生,冯益华,王丽. 机械工程师. 2006(02)
[10]流场对陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损影响[J]. 卯福生,冯益华,王丽. 机械工程师. 2005(07)
本文编号：3202021
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 喷嘴的应用和发展
1.2 喷嘴的国内外研究现状
1.2.1 喷嘴材料的研究
1.2.2 喷嘴结构的研究
1.2.3 喷嘴冲蚀磨损的研究
1.3 层状复合陶瓷材料的研究
1.3.1 层状复合陶瓷材料的特点
1.3.2 层状复合陶瓷材料的种类
1.3.3 层状复合陶瓷材料结构的优化设计
1.4 本课题的提出及目的和意义
1.5 课题的主要研究内容
第2章 层状复合陶瓷喷砂嘴的设计
2.1 喷砂嘴的技术要求
2.2 陶瓷喷砂嘴目前存在的问题
2.3 层状复合陶瓷喷砂嘴的设计目标和设计模型
2.4 层状复合陶瓷喷嘴材料残余应力的产生
2.5 层状复合陶瓷喷砂嘴材料体系的确定
2.5.1 层状复合陶瓷喷嘴材料体系设计
2.5.2 层状复合陶瓷喷嘴的编号
2.6 层状复合陶瓷喷砂嘴制备中形成的残余应力有限元分析
2.6.1 边界条件及网格划分
2.6.2 层状复合陶瓷喷砂嘴的残余应力分析结果
2.6.3 不同层厚比的层状复合陶瓷喷砂嘴的残余应力对比
2.6.4 不同层数的层状复合陶瓷喷砂嘴残余应力对比
2.7 本章小结
第3章 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的设计
3.1 水煤浆喷嘴的技术要求
3.2 陶瓷水煤浆喷嘴目前存在的问题
3.3 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的设计目标和设计模型
3.4 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴残余应力有限元分析
3.4.1 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴制备中形成的残余应力分析
3.4.2 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴温度场分析
3.4.3 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴使用过程中的热应力分析
3.5 本章小结
第4章 层状复合陶瓷喷嘴材料的制备、物理力学性能及显微结构
4.1 原料的处理
4.2 层状复合陶瓷喷嘴材料的制备工艺
4.3 层状复合陶瓷喷嘴材料的力学性能测试
4.3.1 体积密度的测定
4.3.2 硬度的测定
4.3.3 断裂韧性的测定
4.4 层状复合陶瓷喷嘴材料的物理力学性能
4.5 层状复合陶瓷喷嘴材料的显微结构
4.5.1 横剖面显微结构
4.5.2 试样断口分析
4.6 层状复合陶瓷喷嘴的制备
4.7 本章小结
第5章 层状复合陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理研究
5.1 冲蚀磨损试验方法
5.1.1 试验工作原理及试验条件
5.1.2 冲蚀磨损率的测量
5.2 层状复合陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损特性研究
5.2.1 不同层厚比的层状复合陶瓷喷砂嘴的重量损失及内径变化
5.2.2 不同层数的层状复合陶瓷喷砂嘴的重量损失及内径变化
5.2.3 不同的陶瓷喷砂嘴的体积冲蚀磨损率对比
5.3 层状复合陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理
5.3.1 陶瓷喷砂嘴入口和出口冲蚀磨损宏观形貌对比
5.3.2 陶瓷喷砂嘴冲蚀后内孔轮廓变化
5.3.3 陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损的微观特征
5.3.4 层状复合陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理
5.4 本章小结
第6章 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的损坏机理研究
6.1 冲蚀磨损试验方法
6.1.1 试验工作原理
6.1.2 冲蚀磨损率的测量
6.2 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的冲蚀磨损特性研究
6.2.1 水煤浆喷嘴的重量损失及冲蚀磨损率
6.2.2 水煤浆喷嘴的入口和出口直径变化比较
6.3 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的冲蚀磨损机理
6.3.1 水煤浆喷嘴入口和出口冲蚀磨损宏观形貌对比
6.3.2 水煤浆喷嘴冲蚀后内孔轮廓图
6.3.3 水煤浆喷嘴冲蚀磨损的微观特征
6.3.4 层状复合陶瓷水煤浆喷嘴的损坏机理
6.4 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及参与的项目
英文论文
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al2O3-（W,Ti）C/Al2O3-TiC对称型叠层陶瓷的结构设计和力学性能[J]. 员冬玲,邓建新,段振兴. 硅酸盐学报. 2008(08)
[2]SiC/（W,Ti）C梯度陶瓷喷嘴的设计与制备[J]. 刘莉莉,邓建新,皇攀凌,朱利娜. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(07)
[3]水煤浆喷嘴运行中出现的问题及治理[J]. 严心浩. 电站辅机. 2007(01)
[4]SiC/（W,Ti）C梯度陶瓷喷嘴材料的制备及其冲蚀磨损机理研究[J]. 刘莉莉,邓建新,周军,朱利娜. 摩擦学学报. 2007(01)
[5]磨料喷射喷嘴的应力分析及FGM模型设计[J]. 刘莉莉,邓建新,丁明伟. 机械工程学报. 2006(S1)
[6]大型水煤浆喷嘴的失效分析及耐磨材料的应用[J]. 宋兵. 科技创业月刊. 2006(10)
[7]Al2O3（YAG）/LaPO4层状陶瓷复合材料研究[J]. 仝建峰,陈大明,刘晓光,李宝伟. 航空材料学报. 2006(03)
[8]喷嘴结构对水煤浆喷嘴雾化性能影响的试验研究[J]. 于海龙,刘建忠,范晓伟,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2006(14)
[9]陶瓷喷砂嘴结构参数对冲蚀磨损的影响[J]. 卯福生,冯益华,王丽. 机械工程师. 2006(02)
[10]流场对陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损影响[J]. 卯福生,冯益华,王丽. 机械工程师. 2005(07)
本文编号：3202021
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