陶瓷干法造粒过程坯料颗粒成形与雾化液含量的影响

为研究陶瓷干法造粒制粉过程坯料颗粒成形与雾化液含量的关系,基于欧拉-欧拉双流体模型模拟干法造粒制粉过程坯料颗粒与雾化液混合过程,同时对坯料颗粒流动性、颗粒级配及粗糙度进行实验分析,验证数值模拟结果正确性.仿真结果表明:当雾化液含量分别为100 mL、200 mL、300 mL时,坯料颗粒在造粒室内的分散性无明显差异,团聚现象不明显;当雾化液含量分别为400 mL、500 mL时,坯料颗粒在造粒室内的分散性有明显变化,团聚现象显著.实验结果表明:当雾化液含量分别为100 mL、200 mL、300 mL、400 mL、500 mL时,坯料颗粒的流动性指数依次为63.5;、83.0;、90.0;、77.0;、61.0;,有效坯料颗粒百分比依次为72;、83;、90;、82;、65;,粗糙度系数平均值依次为1.38、1.43、1.26、1.49、1.57.综合分析说明:数值仿真与实验结果基本相吻合,造粒过程中雾化液含量为300 mL时,干法造粒制粉过程造粒室内坯料颗粒的分散性较好,且基本无团聚现象;坯料颗粒的流动性最佳、颗粒级配最均匀、粗糙度整体最优,即造粒效果最好.     

陶瓷墙地砖干法制粉造粒过程湿含量数值分析

针对陶瓷墙地砖干法制粉过程粉体颗粒湿含量分布不均匀性问题.采用有限体积法建立干法制粉造粒过程欧拉-欧拉多相流模型,模拟干法造粒过程雾化液滴的分布情况,分析干法造粒过程中粉体颗粒的湿含量均匀性;同时搭建试验平台测试干法造粒粉体颗粒湿含量.数值仿真结果表明:当干法造粒时间为10 s、20 s、30 s时,粉体颗粒分布区域雾化液滴的质量比分布分别在0.08 ～0.09、0.09～0.1、0.11-0.12区域,且20 s时造粒室内雾化液滴分布均匀性均最佳.同时实验与仿真对比表明:当干法造粒时间为10 s、20s、30 s时,造粒室内雾化液滴最大质量比实验测得值为0.086、0.112、0.123,数值模拟值为0.09、0.1、0.12;造粒室内雾化液滴平均质量比实验测得值为0.081、0.102、0.109,数值模拟结果为0.082、0.096、0.118.从局部与整体角度表明数值模拟与实验结果基于吻合,说明数值模拟结果的真实性,为陶瓷墙地砖干法制粉粉体颗粒湿含量均匀性分析提供了可靠的理论依据.     

微波等离子CVD金刚石设备中基片加热材料的三维温度场型研究

在微波等离子CVD设备中,微波电磁场的不均匀分布将导致等离子球和基片的温度不均匀,从而降低CVD金刚石的质量,因而基片加热是需要的.材料的吸收微波能的能力同微波频率、电场强度、材料的介电常数和介电损耗及材料体积相关,材料的介电常数、介电损耗、导热率又同温度相关.基于热力学理论,本文用强吸收微波能的SiC材料作为了基片加热材料,放在微波等离子腔的基片下,研究三维轴对称温度场模型,该模型的基片加热材料的介电常数、介电损耗和体积随温度变化,获得了温度分布的解析式,计算结果显示该模型能得到直径76.2mm的均匀温度分布,温度变化少于10℃,因而可用于基片加热.     

超重力反应合成TiB2-TiC陶瓷温度场模拟与显微组织分析

利用ANSYS有限元模拟超重力反应合成TiB2-TiC陶瓷凝固过程中温度场分布及各区域温度随时间变化曲线,并对制备的陶瓷进行显微组织分析.由模拟结果可知,陶瓷熔体自边缘向心部迅速降温、凝固,且不同区域的温度变化速率差异明显.XRD、FESEM和EDS分析表明,陶瓷基体主要由TiB2片晶与不规则的TiC球晶组成,但各区域的组织形态有所变化,这主要是由于凝固速率差异造成的.同时,超重力反应合成TiB2-TiC陶瓷显微组织分布验证了ANSYS有限元模拟陶瓷凝固过程中温度场变化箱势的有效性.     

HFCVD系统中衬底温度场及气相空间场的数值分析

探讨了典型气氛中热丝辐射、气体热传导与对流、化学反应生热等因素对衬底温度的影响,建立了三维热丝辐射和二维热流耦合有限元模型,研究了各工艺参数对衬底温度场及气相空间场的影响.结果表明H2占主导地位的气氛中衬底表面的氢原子重组放热对衬底温度有较大影响,氩气气氛中原子重组放热对衬底温度影响很小;热丝温度对衬底温度的影响最大;进气口到衬底的距离及进气口气体流速对衬底附近的流场影响最大,适当提高进气口到衬底的距离有助于提高衬底附近流场均匀性,增大进气速度有助于突破热障提高衬底表面流速,但同时加剧了衬底附近流场的不均匀性.     

聚乙二醇对自反应淬熄法制备空心陶瓷微珠的影响

以Al+ Fe2O3+ BaO2+蔗糖+环氧树脂为反应体系、聚乙二醇为表面活性剂,运用将火焰喷涂技术与自蔓延高温合成技术(Self-propagating High-temperature Synthesis,缩写SHS)及快速冷却凝固技术相结合的自反应淬熄法,制备了空心复相陶瓷微珠.通过SEM、EDS、XRD等手段,研究了聚乙二醇的加入对团聚粉及制备的空心陶瓷微珠的影响.结果表明,与未加聚乙二醇相比,加入聚乙二醇后,团聚粉颗粒分布均匀,具有良好的流动性;所制备的空心微珠粒径趋于一致,成球率得到了明显提升,相结构中Fe3O4转变成了Fe2O3,且出现了具有尖晶石结构的BaFe2O4,这有助于提高空心微珠的吸波性能.     

不同形态的铝对激光裂解聚硅氧烷制备SiAlCO陶瓷涂层的影响

采用激光裂解含Al聚硅氧烷法制备陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,分析了激光裂解含Al聚硅氧烷生成物的组成与结构.结果表明,Al元素的化学价态对激光裂解聚硅氧烷制备的涂层形貌有非常大的影响.在激光裂解含Al聚硅氧烷过程中,Al与聚硅氧烷中的C、O、Si发生反应产生新生陶瓷相,但加入Al粒子时生成晶态Al0.2Si0.8O2.2和非晶态Al2O3陶瓷相,加入异丙醇铝时生成非晶态的Al2O3和AlOx陶瓷相.新生陶瓷相对所制备的陶瓷涂层表面孔隙具有填补作用,使陶瓷涂层表面平整致密,孔隙、缝隙基本消失.     

基于模型复制法的金刚石微结构制备研究

CVD金刚石膜是一种具有众多卓越特性的功能材料,在微机电系统(MEMS)领域有着广泛的应用前景.金刚石膜的精密微细图形化加工技术是将金刚石材料应用于MEMS微器件的关键技术.本文开展了金刚石微结构的制备实验研究,利用在硅微模具中沉积金刚石膜的方法成功制作了微细梁、微圆柱、十字结构、文字图形等一系列金刚石微结构.Raman、SEM、ADE等多种理化分析结果表明采用这种模型复制工艺能够获得表面质量好、图形复杂、形状和尺寸精度很高的金刚石微结构,并能够实现批量制造,是制作金刚石微器件的理想方法.     

沉淀法制备纳米ZrO2粉末过程中团聚体形成与控制的研究

依据沉淀过程的动力学分析,研究了沉淀法制备纳米ZrO2粉末团聚体的形成机理及控制技术.实验结果表明:在沉淀反映过程中,当晶粒聚集形成胶粒的初始聚集过程成为控制过程时,粉末的团聚体形成于沉淀反映过程;当胶粒聚集形成三维网络状更大聚集体的二次聚集过程成为控制过程时,团聚体形成于干燥煅烧过程.沉淀过程中,同时引入合适的胶体保护剂和络合剂可以控制初始和二次聚集过程,从根本上控制了胶粒的聚集特征,因而控制了粉末的团聚状态.     

浸渍-裂解工艺对无压烧结制备六方氮化硼陶瓷性能的影响

以硼酸-尿素混合水溶液作为h-BN先驱体,对无压烧结制备的高纯h-BN陶瓷进行了浸渍-裂解-二次无压烧结处理,以提高其致密度和性能.研究了先驱体溶液浓度和循环次数对浸渍-裂解-烧结后h-BN陶瓷的显微结构及性能的影响.结果表明,随着先驱体溶液浓度的增大,h-BN陶瓷的密度、弯曲强度、断裂韧性和热导率均先升高后降低,浓度为68wt;时均达到最大.浓度过高会导致先驱体溶液在浸渍过程中发生析出,反而不利于浸渍.随着循环次数的增加,h-BN陶瓷的致密度、弯曲强度、断裂韧性及热导率均逐渐增大,但趋势逐渐变缓.循环6次得到的h-BN陶瓷的密度、弯曲强度、断裂韧性和热导率分别为1.465 g./cm3、84.1 MPa、1.52 MPa·m1/2、44.36 W·m-1·k-1,相对于未处理的h-BN陶瓷分别提高4.7;、31.6;、63.7;、31.2;.     

用热壁CVD法在SiC衬底上生长SiCGe合金的热场分析与设计

采用有限元法,对热壁CVD法SiCGe合金生长炉中加热组件的感应加热和温度分布进行了研究.分析了感应线圈匝数和石墨衬托的厚度对磁矢势和温度分布的影响,获取了感应线圈数越多感应生成焦耳热越大且越均匀的结论,得出了随石墨厚度的增加升温速率而增加,相反轴向温度均匀性而变差的设计准则.模拟结果表明选取16匝线圈和10mm左右的石墨壁厚为优化的设计参数.     

金刚石单晶高温高压合成中氮对硫的影响

为了研究在金刚石大单晶生长过程中氮对硫的影响,在6.5 GPa高压条件下采用温度梯度法分别研究了两种不同合成体系中金刚石的合成.利用傅里叶显微红外光谱(FTIR)仪对所合成的金刚石进行了测试,测试结果表明:晶体中(a)中不含有氮,晶体中(b)中氮的浓度为280 ppm.此外,对所合成的样品进行了X射线光电子能谱测试,测试结果表明:在Ib型金刚石中有硫元素存在,而硫未进入到IIa型金刚石中.因此,金刚石中氮的存在对金刚石中硫的进入有促进作用.