基于计算机仿真的功能梯度陶瓷材料刚柔耦合动力学问题研究

针对具有内冷通道且截面尺寸不一致的旋转中心刚体—梯度功能材料(functionally gradient materials, FGM)柔性梁在热环境下的动力学特性进行了较为深入的分析。首先基于横向与纵向的物理变形对非线性耦合变形量进行计算,并分析了在热环境下采取内冷措施时热力耦合的具体影响,从而获取FGM柔性梁在沿厚度方向所形成的温度场。通过计算机仿真分析说明了大范围运动在何种条件下会引起柔性梁的高频振荡及刚柔热耦合反应。

先驱体转化法原位制备功能梯度陶瓷

探索性地采用一种陶瓷制备方法——先驱体转化法原位制备功能梯度陶瓷,样品测试结果表明,材料具有电阻梯度特性以及微波段吸收电磁波特性。

梯度功能陶瓷刀具的热应力分析

运用有限元法计算了梯度功能陶瓷刀具内的热应力,结果表明,在切削速度较低的情况下,梯度功能陶瓷刀具内的热应力与普通陶瓷刀具内的热应力相比差别不大;而在高速切削条件下,梯度功能陶瓷刀具内的热应力明显小于普通陶瓷刀具,说明梯度功能陶瓷刀具适应于高速切削。

陶瓷功能梯度涂层的防垢机理研究

在对三元复合驱采油工况下抽油泵螺杆严重结垢的本质进行分析研究的基础上,采用热力学分析研究方法,以降低抽油泵螺杆表面能和改善表面摩擦性能为主要出发点,研究开发出陶瓷功能梯度涂层,其中F-W4涂层是以氧化物陶瓷为基、添加其它改性组分的表面改性涂层。对F-W4涂层的试验研究表明,这种涂层与镀铬层相比,具有表面能低、摩擦因数低、摩擦因数稳定以及基本不结垢等特点。

对称型梯度功能陶瓷材料抗热震性的研究

通过水淬实验并结合热冲击过程瞬态热应力场的计算 ,研究了Al2 O3/ (W ,Ti)C系对称型梯度功能陶瓷材料的抗热震性能。结果表明 。

钛酸锶铅梯度功能陶瓷的显微结构及介电性能

采用（Sr1-xPbx）TiO3系列纳米粉末烧结制备了（Sr,Pb）TiO3系均质与梯度介电功能陶瓷材料,考察了其组成分布、显微结构及介电性能.结果表明,烧结后陶瓷基本致密化,晶粒有所长大（平均粒径约为6.3μm）,其中存在少量圆形封闭气孔;均质陶瓷中Sr和Ph元素分布均匀,梯度陶瓷中则呈阶梯状梯度变化;烧结前后陶瓷相结构明显改变,由原来的立方顺电相为主转变为四方铁电相为主,并存在铁电畴亚结构;梯度化组成有效地优化了（Sr,Pb）TiO3陶瓷的介电性能,工作温度区间及介温稳定性明显改善.

金属-陶瓷功能梯度材料发展及其电火花加工展望

金属-陶瓷功能梯度材料以其优异的特性和新颖的设计理念而备受世人瞩目,其广泛的应用前景令人期待,但目前国内外对该材料的研究还普遍停留在材料的设计、制备及其性能评价阶段。而一种新材料从出现到实际应用,有效的加工手段是至关重要和不可或缺的。概述了金属-陶瓷功能梯度材料的发展、制备方法及其广泛的应用,同时对该材料的电火花加工方法进行了展望。

梯度功能陶瓷材料的应力强度因子

研究了对称型梯度功能材料的Ⅰ型裂纹问题 ,并采用外推法计算了三点弯曲条件下不同组成分布的梯度功能陶瓷材料的无量纲应力强度因子KI。计算结果表明 ,裂纹长度较小时 ,KI随着组成分布指数n的增大而增大 ;而裂纹长度较大时 ,KI随着n的增大而减小。

金属/陶瓷功能梯度材料(FGM)板的安定区域分析

安定性对受到热机械载荷作用下的金属/陶瓷功能梯度材料板的设计与分析非常重要。对受到常机械载荷和循环温度作用下的由弹塑性金属材料和陶瓷相材料构成的功能梯度材料(FGM)板进行安定性分析,其中板的材料热物参数空间变化采用指数函数模型描述。首先给出温度变化在FGM板厚度方向的分布函数,根据平面应力状态,分别给出机械应力和热应力纯弹性解,然后基于静力安定定理推导出了安定分析理论模型,并对具体的FGM板进行了安定性分析。结果表明相同组分材料且各组分材料总体积含量相同条件下的复合材料,组分材料沿板厚度方向连续梯度变化可提高板的安定性。

等离子熔积制备金属-陶瓷梯度材料过程数值模拟

采用FLUENT软件模拟了等离子熔积制备金属-陶瓷梯度材料,分析了不同热源功率下熔池形貌和流场特征,计算了功能梯度材料中陶瓷体积分数沿高度方向的分布,讨论了熔积层组分分布与熔池形貌和流场的关系,探讨了热源功率和热源移动速度对陶瓷梯度体积分数的影响。最后用等离子熔积成形法制备了Al2O3-不锈钢功能梯度材料,验证了模拟计算结果的正确性。

新型陶瓷刀具材料的热应力分析

运用有限元方法计算了梯度功能陶瓷刀具ＦＧ－２内的热应力，计算结果表明，在高速切削条件下，梯度功能陶瓷刀具内的热应力明显小于普通陶瓷刀具；同时进行的切削实验也表明在高速切削的条件下，ＦＧ－２的破损寿命明显好于ＳＧ－４．说明梯度功能陶瓷刀具适应于高速切削．

ZrO_2悬浮液性能研究

采用乙醇为溶剂 ,PVB为分散剂和粘结剂 ,对固相的质量分数为 5 5 %的ZrO2 悬浮液的制备和性能进行了研究。通过测定悬浮液的粘度和最终沉降体积 ,确定最佳分散剂含量。悬浮液的制备分两个阶段 :第一阶段 ,悬浮液由ZrO2 粉、乙醇和质量分数为 0 7%的PVB(分散剂 )组成 ,球磨 2 4h ,目的是打开颗粒团聚体和润湿粉料 ;第二阶段 ,主要是使悬浮液与粘结剂的混合 ,分别加入不同量的PVB(粘结剂 ) ,球磨 2 4h。结果表明 ,分散剂含量为粉体质量的 0 7%时 ,能使ZrO2 粉末得到良好的分散 ;当粘结剂含量少于 6 %时 ,在涂层坯体过程中容易出现裂纹 ;而粘结剂含量高于 6 %时 ,悬浮液中含有较多的气泡。加入 0 7%分散剂和 6 %粘结剂 ,可以获得粘度适中、悬浮稳定的ZrO2 悬浮液。