可重复使用飞行器陶瓷瓦热防护系统尺寸优化分析

针对可重复使用飞行器陶瓷瓦热防护系统再入过程中防热和承载问题,结合有限元软件ANSYS建立热分析模型和结构模型,模拟再入过程中陶瓷瓦热防护系统防热和承载作用,预测内部瞬态温度响应。然后利用热模型和结构模型以及ANSYS软件优化模块对陶瓷瓦热防护系统尺寸进行优化,并且对比考虑内部热损耗和不考虑内部热损耗两种情况下的优化结...     

烧结温度对Ｓｉ３Ｎ４显微结构及性能的影响

基于凝胶分子造孔机理,通过提高凝胶注模工艺中有机单体含量,制备微多孔氮化硅陶瓷,研究了烧结温度对Si3N4微多孔陶瓷烧结体的显微结构、强度、气孔率、孔径等方面的影响.结果表明,温度升高有利于β-Si3N4晶相的生成,烧结温度为1 680℃时,氮化硅陶瓷烧结体中α-Si3N4和β-Si3N4并存,当烧结温度为1 730和1 780℃时,氮化硅陶瓷烧结体的晶相全部为β-Si3N4;陶瓷烧结体的孔径均<1μm,而且孔径分布范围较窄、较均匀;随着烧结温度的提高,陶瓷烧结体的强度单调上升而气孔率下降.     

Cf/ZrB2-SiC复合材料的高温氧化行为及机理

将不同比例的ZrB2和SiC粉体充分混合,并在其中均匀分散短切碳纤维(约2 cm),采用热压烧结工艺制备出具有不同ZrB2/SiC比例的短切碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料.SiC可显著促进ZrB2陶瓷的烧结致密化程度,添加了18 vol%SiC的ZrB2在1850℃下热压烧结,致密度达96%以上.对该复合材料分别在1000、1200及1400℃下进行静态氧化实验.结果表明,试样在氧化过程中其表面生成的硼硅酸盐玻璃和ZrO2、SiC等物质在表面形成一层有效的保护膜,因而能够有效阻止材料的进一步氧化.同时,随氧化温度升高和时间延长,氧化过程中形成的硼硅酸盐玻璃量增加,可更有效的覆盖材料表面,提高材料抗氧化能力.     

多孔氧化铝陶瓷晶粒异向生长机理研究

采用直接发泡法制备多孔氧化铝陶瓷,研究了在1550℃烧结温度下Mg(NO3)2及TiO2对氧化铝陶瓷晶粒生长的影响机理,提出两个氧化铝陶瓷晶粒异向生长模型。结果表明:Mg(NO3)2对氧化铝晶体生长有抑制作用,而TiO2对氧化铝晶体生长有促进作用,同时采用Mg(NO3)和颗粒状TiO2作为烧结助剂能够促使氧化铝晶粒异向生长;并且在氩气气氛中1550℃烧结时,多孔氧化铝陶瓷晶粒各向异性生长更为显著。     

铌酸锶钡陶瓷的固相烧结行为与结构演化研究

采用不同前驱体:Sr(NO3)2,Ba(NO3)2,Nb2O5(NSBN70)和SrCO3,BaCO3,Nb2O5(CSBN70)用传统烧结方法制备Sr0.7Ba03Nb2O6陶瓷.通过XRD、SEM实验手段,研究了硝酸盐前驱体制备过程中烧结温度和烧结时间对结构演化的影响.对比了不同前驱体制备SBN70陶瓷的显微结构.实验结果显示:采用硝酸盐前驱体,1400℃下烧结4h可得到纯SBN70相;1375℃烧结6h得到纯SBN70相.与碳酸盐前驱体相比,NSBN70呈现出双结构,比CSBN70易于出现异常晶粒长大.     

微波烧结制备MoSi2 及SiC/ MoSi2 纳米复合陶瓷

采用微波烧结法制备了MoSi2和10vol%SiC/MoSi2纳米复合陶瓷。通过SiC预加热体的混合式加热法和合理的保温结构设计,实现了MoSi2低温阶段的快速升温,提高了温度均匀性。密度和力学性能测试结果表明,1 450℃保温60 min烧结工艺下,MoSi2试样的相对密度达到93.4%,断裂韧度4.5 MPa.m1/2,维氏硬度为10.53 GPa,弯曲强度为186 MPa。10vol%SiC/MoSi2试样尽管相对密度下降为90.3%,但各项力学性能均优于MoSi2试样。相比1 650℃热压烧结,微波烧结温度降低了200℃,MoSi2和SiC/MoSi2试样致密性有所下降,但力学性能有较大提高,尤其是MoSi2试样。断口扫描分析表明,微波烧结试样相对热压烧结试样基体晶粒更细,孔隙细小且分布均匀;SiC/MoSi2试样微波烧结的晶粒细化效果不如MoSi2明显。     

具有陶瓷涂层的火焰筒壁温和热流计算

对具有陶瓷隔热涂层的气膜冷却式火焰筒壁面温度和热流提出~种计算方法。在分别建立陶瓷涂层和金属壁面热平衡方程的基础上,给出两者之间的导热耦合关系,使计算模型更加符合实际传热过程。计算过程中始终考虑到金属壁面的轴向导热。通过算例研究了陶瓷涂层对气膜冷却式火焰筒壁面温度和热流的影响。有涂层时壁面温度低于无涂层时壁面温度,但它们的变化规律相似。燃气温度越高陶瓷涂层的隔热效果越好。     

覆膜陶瓷粉末变长线扫描激光烧结成形机理研究

介绍了覆膜陶瓷粉末变长线扫描激光烧结成形技术的基本原理,应用变长线扫描激光烧结快速成形机对自行研制的覆膜陶瓷粉末(PCCP1)进行了烧结成形试验.对覆膜陶瓷粉末激光烧结成形动态过程进行了分析研究,并在此基础上建立了覆膜陶瓷粉末变长线扫描激光烧结成形的机理模型.     

BAS粘接碳化硅材料的性能

采用原位生成钡长石为烧结助剂,研究BAS/SiC复相陶瓷的低温无压液相烧结工艺,制备高致密度的陶瓷材料。通过XRD、SEM及力学试验机等研究烧结温度、BAS含量对复相碳化硅陶瓷的致密化、组织结构及力学性能的影响。结果表明:在1800℃温度下原位生成了BAS相,运用无压液相烧结法制备出了密度达到3.2 g/cm~3的BAS/SiC复相陶瓷;陶瓷中BAS以六方结构析出、SiC颗粒均匀分布;烧结温度不宜超过1800℃,温度过高将促使碳化硅颗粒长大,损伤陶瓷材料抗弯强度和断裂韧度;当复相BAS/SiC陶瓷中BAS质量分数为30%时,弯曲强度达到413 MPa,模量达到210 GPa,断裂韧度达到5.03 MPa·m~(1/2)。     

Y-La-Si3N4陶瓷的显微结构分析

通过采用溶液法引入烧结助剂Y2O3、La2O3的工艺，研究了热压自韧Si3N4陶瓷的显微结构特征，着重分析了烧结助剂合量及配比对材料显微结构的影响以及材料的显微组织和力学性能的关系。结果发现，自韧Si3N4陶瓷中β-Si3N4柱状晶的双峰分布特征以及显微组织的均匀性对材料的力学性能起着决定性作用。     

基于DLMS技术粉末烧结参数优化控制系统分析

从激光系统、扫描系统、粉末系统对直接激光金属烧结参数进行了分析,数值模拟了金属粉末烧结温度场,并结合γ'相析出强化相强化机理分析,建立了烧结参数优化控制模型,为烧结参数优化提供了理论基础;在此基础上提出了实时性烧结参数优化控制系统的雏形.     

氧化钇稳定氧化锆多孔陶瓷的制备与性能

以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模成型方法,制备出防/隔热的摩尔分数为8%Y_2O_3-ZrO_2(8YSZ)多孔陶瓷.在浆料中初始固相含量固定为10%体积分数的基础上,研究了烧结温度对8ySZ陶瓷材料的气孔率、开气孔率、孔径尺寸分布及显微结构的影响,分析了压缩强度、热导率与结构之间的关系.通过改变烧结温度,所制备的8YSZ多孔陶瓷的气孔率为65%～74%,孔隙分布均匀,平均孔径为0.68～1.82μm,压缩强度为7.92～13.15 MPa,室温热导率[最低可达0.053 W/(m·K)],比相应的致密陶瓷[～2.2 W/(m·K)]低一个数量级,且随着气孔率的增加而降低.     

空心叶片用石英基陶芯的反玻璃化规律

 系统研究了石英基陶芯的反玻璃化影响因素和方石英析晶与陶芯性能的关系.实验结果表明:添加剂和烧结温度对反玻璃化有明显影响,前者能改变反玻璃化的起始温度,后者能加速反玻璃化的过程。随着方石英的析晶。陶芯的高温挠度明显减小,烧结强度和高温强度略有降低,线膨胀率增加。合理控制反玻璃化程度,就可制成优质石英基陶芯在空心叶片铸造中应用。     

填加造孔剂法制备泡沫铝及其吸能性能

以尿素为造孔剂,采用填加造孔剂法制备泡沫铝,系统研究了成型烧结温度、孔隙率和孔径大小对泡沫铝吸能性能的影响,在此过程中采用电子万能试验机和数字图像相关(DIC)技术同步测试分析。结果表明:填加造孔剂法可以良好的控制泡沫铝的孔隙率和孔径;泡沫铝的最佳成型烧结温度为650℃,在此温度下,泡沫铝的压缩屈服强度达到10.7 MPa;随着孔隙率的降低,泡沫铝的屈服强度和平台应力逐渐提高,材料吸能性能有显著增强;当孔径小于2.0 mm时,随着孔径的增大,材料的吸能性能小幅提高。DIC技术可以直观的表征泡沫材料力学行为,具有良好的工程应用前景。     

铁基刹车材料结合性工艺的研究

针对铁基刹车材料结合性工艺的研究,制定了多阶段升温、保温,多阶段加压,提高单位烧结压力,并严格控制升温速率的烧结工艺,成功的解决了该产品结合性不合格的问题。     

超微粉（AlN＋Al）的添加对AIN的烧结和导热的影响

将混合超微粉（ＡｌＮ＋Ａｌ）添加到ＡｌＮ细粉中，在不同温度下进行了常压烧结试验。测定了烧结体的导热系数，进行了Ｘ射线衍射分析和电镜观察。结果表明：当烧结温度≤２０２３Ｋ时，超微粉的添加使ＡｌＮ的烧结密度和导热率提高；当烧结温度升至２１２３Ｋ时，超微粉的添加反而引起ＡｌＮ的烧结密度和导热率的下降。讨论了超微粉对ＡｌＮ的烧结和导热的作用条件和机理。     

强介陶瓷耐压的研究

介绍了ＢａＴｉＯ３陶瓷介质的极化机理,指出在居里温度以上和居里温度以下发生电击穿的部位是不同的。并用此理论解释了陶瓷材料的制造工艺特别是烧成条件对直流耐压有较大影响的原因。此外阐述了添加剂、粘合剂及其用量和瓷料中的产生,加工缺陷等对耐压的影响。     

氧化物陶瓷的微波烧结

利用自行研制的微波烧结装置，进行了氧化锆（Ｙ－ＴＺＰ）、氧化锆增韧氧化铝（ＺＴＡ）和氧化铝陶瓷的微波烧结实验研究。重点讨论了烧结温度、保温时间对烧结密度的影响。另外，还从烧结工艺、烧结结果等方面与常规烧结方法进行了比较。     

覆膜陶瓷粉末的选择性激光烧结工艺研究及参数优化

研究了选择性激光烧结成形制造过程中激光功率密度、扫描速度、预热温度和激光束扫描间距对烧结成形件致密度的影响,通过正交试验及方差分析,判定了各工艺参数的显著性及其重要性顺序,并给出覆膜陶瓷粉末烧结的最佳工艺参数。