冯益华[1]2003年在《新型陶瓷喷砂嘴的研究开发及其冲蚀磨损机理研究》文中研究表明本文从喷砂嘴的使用要求出发,研究开发出新型B_4C基陶瓷喷砂嘴,深入研究了陶瓷喷砂嘴材料的组分设计、工艺设计、力学性能和微观结构。运用气固两相流动理论对喷砂过程进行了模拟和仿真。对陶瓷喷砂嘴进行了大量的冲蚀磨损试验,分析了陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损的影响因素,建立了陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损模型,探索了陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理。 以B_4C为基体,(W,Ti)C固溶体为增韧补强剂,借助于热压过程的B_4C和(W,Ti)C原位化学反应,首次成功制备出B_4C/(W,Ti)C陶瓷喷砂嘴。与B_4C陶瓷相比,B_4C/(W,Ti)C陶瓷喷砂嘴材料的抗弯强度从300MPa提高到693MPa,断裂韧性从2.5MPa.m~(1/2)提高到3.9MPa.m~(1/2),烧结温度从2200℃降低到1850℃,减少了能耗,降低了制造成本。 B_4C/(W,Ti)C陶瓷喷砂嘴材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性随(W,Ti)C含量的增加而增大,而硬度随(W,Ti)C含量的增加而降低。B_4C陶瓷的断口表面存在许多气孔,晶粒大小为6～8μm左右,而B_4C/(W,Ti)C陶瓷材料的断口表面几乎没有气孔存在,晶粒尺寸小于2μm,各相分布均匀,晶粒显着细化。 系统研究了10种不同材料喷砂嘴的冲蚀磨损行为,得出抗冲蚀能力由强到弱的顺序依次是:B_4C陶瓷、B_4C/(W,Ti)C陶瓷、Al_2O_3/(W,Ti)C陶瓷、YG8和YT15硬质合金、75瓷、铸铁(HT15-33)、45#淬火钢、45#钢和聚氨脂塑料,其中B_4C/(W,Ti)C陶瓷喷砂嘴表现出了最佳的综合性能指标。
丁明伟[2]2006年在《新型SiC/（W，Ti）C陶瓷喷砂嘴的研究开发及其应用》文中认为本文从喷砂嘴的实际使用要求出发，研制开发出新型SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴，并对其组分设计、力学性能和微观结构等进行了全面系统的研究。运用气固两相流动理论对喷砂过程进行了模拟和仿真；运用有限元分析软件对陶瓷喷砂嘴的应力状态进行了分析；并对所研制的SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴进行了冲蚀磨损试验，探索了其冲蚀磨损机理。 以SiC为基体，(W，Ti)C固溶体为增韧补强剂，采用热压烧结工艺研制成功了SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴。SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴材料的最佳烧结工艺为：烧结温度为1900℃，保温时间为30min，压力为30MPa；(W，Ti)C的最优组分含量为70Vol％。其力学性能为：维氏硬度为25.944GPa，抗弯强度为631MPa，断裂韧性为4.38MPa.m~(1／2)。 SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴材料的抗弯强度和硬度都随(W，Ti)C含量的增加而增大，而断裂韧性随(W，Ti)C含量的增加而降低。SiC陶瓷的断口表面存在许多气孔，材料极不致密，其断裂方式为穿晶断裂，而SiC／(W，Ti)C陶瓷材料的断口表面几乎没有气孔存在，且各相分布均匀，材料极致密，其断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂相结合的混合断裂。 对磨料在不同结构形式喷砂嘴内的运动速度和轨迹进行了计算和模拟仿真。结果表明：磨料在喷砂嘴内的运动近似均匀流动，从喷砂嘴入口到出口的运动过程中，速度逐渐增大，并且靠近轴心的速度高，接近壁面的速度低。锥角喷砂嘴的磨料出口速度大于通孔喷砂嘴的，其锥角喷砂嘴最佳角度范围为10°～25°。 运用有限元法分析了不同入口锥角的陶瓷喷砂嘴冲蚀过程中的应力状态。结果表明：磨料入口处喷砂嘴所受的应力最大，出口次之，最小应力出现在中间区域，可以很好地解释喷砂嘴出、入口的磨损比其它位置磨损严重的现象。通孔喷砂嘴受到的最大应力大于锥角喷砂嘴的，且入口锥角的大小对喷砂嘴的应力状态有重要影响，SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴的最佳入口角为15°左右，结合速度分析结果，
王丽[3]2007年在《基于有限元法的陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理研究》文中认为喷砂嘴广泛应用于机械、石油、化工、汽车、船舶和冶金等行业,是进行各种表面强化、表面喷涂、表面清洗、表面改性和喷射切割等机械设备上的关键部件之一,同时也是主要耐磨易损部件。目前在喷砂处理中,陶瓷喷砂嘴应用较为广泛,其主要失效形式为冲蚀磨损。通过研究陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损,为有效地控制和减少冲蚀磨损造成的损耗,提高喷砂嘴的使用寿命具有重要意义。本文从喷砂处理工艺的具体生产实际出发,通过研究磨料的运动方式,根据碰撞定义与分类,确定了磨料碰撞喷砂嘴属于低速碰撞。根据喷枪和喷砂嘴的具体结构,建立了单粒子冲蚀磨损模型,并进行了喷砂嘴材料受力的理论分析,结合材料磨损性能和冲蚀机理等方面的研究,运用有限元分析软件对喷砂嘴内部磨料颗粒的运动进行模拟,通过分析磨料颗粒与喷砂嘴内壁的碰撞行为,进行喷砂嘴应力分析,并充分考察各因素对冲蚀磨损的影响。运用有限元软件作为研究手段,对特定结构和材料的喷砂嘴进行了有限元模拟。并且以SiC磨粒冲蚀B4C陶瓷靶板为例,结合脆性材料的冲蚀特性,验证了此类有限元模型的有效性。研究了冲蚀角对冲蚀磨损率的影响,从系统能量的角度分析模型的的局部应力、能量分布情况,再现了陶瓷材料的冲蚀磨损过程。利用有限元法进行仿真试验,以不同的喷砂嘴材料和磨料为模型,通过修改调整有限元模型和材料参数,考察了多种因素对冲蚀磨损的影响,借助仿真得到的数据,为提高喷砂嘴使用寿命提供指导。本文的创新之处在于:利用有限元法,从磨料碰撞和喷砂嘴应力分析角度研究了喷砂嘴的冲蚀磨损过程,运用仿真数据,计算冲蚀磨损率,研究喷砂嘴材料参数和磨料参数对冲蚀磨损的影响。
邓建新, 冯益华, 史佩伟, 丁泽良[4]2003年在《陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理研究》文中进行了进一步梳理以B4 C和Al2 O3/ (W ,Ti)C陶瓷材料制备喷砂嘴 ,以SiC和Al2 O3作为冲蚀磨料进行了喷砂冲蚀试验。研究了陶瓷喷嘴材料的冲蚀磨损机理以及不同冲蚀磨料对陶瓷喷嘴冲蚀磨损的影响。结果表明 :喷嘴材料的硬度对陶瓷喷嘴的冲蚀磨损起重要作用。在相同条件下 ,具有高硬度的B4 C陶瓷喷砂嘴的磨损率较小 ,相对硬度较低的Al2 O3/ (W ,Ti)C陶瓷喷嘴磨损率较大。B4 C陶瓷喷嘴的主要磨损机理为脆性断裂 ,而Al2 O3/ (W ,Ti)C陶瓷喷嘴的主要磨损机理为微观切削。冲蚀用磨料的硬度和粒度对陶瓷喷嘴的磨损也有一定的影响 ,磨料的硬度和粒度越大 ,陶瓷喷嘴的磨损速度加快。
参考文献：
[1]. 新型陶瓷喷砂嘴的研究开发及其冲蚀磨损机理研究[D]. 冯益华. 山东大学. 2003
[2]. 新型SiC/（W，Ti）C陶瓷喷砂嘴的研究开发及其应用[D]. 丁明伟. 山东大学. 2006
[3]. 基于有限元法的陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理研究[D]. 王丽. 山东轻工业学院. 2007
[4]. 陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理研究[J]. 邓建新, 冯益华, 史佩伟, 丁泽良. 硅酸盐学报. 2003