新型SiC-（W，Ti）C陶瓷噴砂嘴的研究開發(fā)及其應用.pdf

1、本文從噴砂嘴的實際使用要求出發(fā)，研制開發(fā)出新型SiC/q(W,Ti)C陶瓷噴砂嘴，并對其組分設計、力學性能和微觀結(jié)構等進行了全面系統(tǒng)的研究。運用氣固兩相流動理論對噴砂過程進行了模擬和仿真；運用有限元分析軟件對陶瓷噴砂嘴的應力狀態(tài)進行了分析；并對所研制的SiC/(W，Ti)C陶瓷噴砂嘴進行了沖蝕磨損試驗，探索了其沖蝕磨損機理。 以SiC為基體，(W,Ti)C固溶體為增韌補強劑，采用熱壓燒結(jié)工藝研制成功了SiC/(W，Ti)C陶

2、瓷噴砂嘴。SIC/(W，Ti)C陶瓷噴砂嘴材料的最佳燒結(jié)工藝為：燒結(jié)溫度為1900℃，保溫時間為30min，壓力為30MPa；(W,Ti)C的最優(yōu)組分含量為70Vol％。其力學性能為：維氏硬度為25.944GPa，抗彎強度為631MPa，斷裂韌性為4.38MPa.m<'1/2>。 SiC/(W,Ti)C陶瓷噴砂嘴材料的抗彎強度和硬度都隨(W,Ti)C含量的增加而增大，而斷裂韌性隨(W,Ti)C含量的增加而降低。SiC陶瓷的斷

3、口表面存在許多氣孔，材料極不致密，其斷裂方式為穿晶斷裂，而SiC/(W,Ti)C陶瓷材料的斷口表面幾乎沒有氣孔存在，且各相分布均勻，材料極致密，其斷裂方式為沿晶斷裂和穿晶斷裂相結(jié)合的混合斷裂。 對磨料在不同結(jié)構形式噴砂嘴內(nèi)的運動速度和軌跡進行了計算和模擬仿真。結(jié)果表明：磨料在噴砂嘴內(nèi)的運動近似均勻流動，從噴砂嘴入口到出口的運動過程中，速度逐漸增大，并且靠近軸心的速度高，接近壁面的速度低。錐角噴砂嘴的磨料出口速度大于通孔噴砂嘴的

4、，其錐角噴砂嘴最佳角度范圍為10°～25°。 運用有限元法分析了不同入口錐角的陶瓷噴砂嘴沖蝕過程中的應力狀態(tài)。結(jié)果表明：磨料入口處噴砂嘴所受的應力最大，出口次之，最小應力出現(xiàn)在中間區(qū)域，可以很好地解釋噴砂嘴出、入口的磨損比其它位置磨損嚴重的現(xiàn)象。通孔噴砂嘴受到的最大應力大于錐角噴砂嘴的，且入口錐角的大小對噴砂嘴的應力狀態(tài)有重要影響，SiC/(W,Ti)C陶瓷噴砂嘴的最佳入口角為15°左右，結(jié)合速度分析結(jié)果，確定SiC/(W

5、,Ti)C陶瓷噴砂嘴的最佳入口錐角為15°。研究了7種不同材料噴砂嘴的沖蝕磨損特性，得出抗沖蝕能力由強到弱的順序依次是：SiC/(W,Ti)C陶瓷、B<,4>C/(W,Ti)C陶瓷、A1<,2>O<,3>/(W,Ti)C陶瓷、YG8和YT15硬質(zhì)合金、75瓷，其中SiC/(W,Ti)C陶瓷噴砂嘴表現(xiàn)出了最佳的綜合性能指標。 通過對陶瓷噴砂嘴磨損表面微觀結(jié)構的分析，提出了SiC/(W,Ti)C陶瓷噴砂嘴的磨損屬于多沖蝕機理并存的復