直線加速器微波干負(fù)載材料Kanthal合金熱噴涂層的研究.pdf

1、電子直線加速器不僅僅是提供核物理研究的重要工具,還具有極為廣泛的應(yīng)用,在醫(yī)療,工農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)等方面占有重要地位.加速管是電子直線加速器的核心部件,由于同軸負(fù)載不僅能夠保證產(chǎn)生性能優(yōu)異的電子束流,而且使加速管結(jié)構(gòu)緊湊,使加速管的小型化成為可能.這對于應(yīng)用越來越廣泛的電子直線加速器而言具有重要意義.同軸負(fù)載需要有性能可靠的微波吸收材料吸收剩余微波功率,因此研究Kanthal合金熱噴涂層的性質(zhì)和行為有重要的意義.由熱噴涂層性質(zhì)不易實際測量,

2、而且與工藝緊密相關(guān).所以要求發(fā)展出系統(tǒng)的理論和方法能夠深入了解熱噴涂層的性質(zhì)特別是有關(guān)傳熱和力學(xué)的性質(zhì)該課題應(yīng)用均勻化理論結(jié)合有限元法估計和預(yù)測多孔的Kanthal合金熱噴涂層的基本性質(zhì)-彈性模量,導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù).得到了孔隙率與彈性模量和導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系.同時,對熱噴涂層的上述性質(zhì)進(jìn)行實驗研究.通過與其他理論和方法以及實驗數(shù)值的比較,證明所得結(jié)論是準(zhǔn)確可靠的.在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了Kanthal合金熱噴涂層的熱應(yīng)力和熱變形.采用有限

3、元方法分析了涂層基體系統(tǒng)在均勻溫度場分布的條件下的熱應(yīng)力和具有溫度梯度情況下的熱應(yīng)力,比較和分析了兩種情況下熱應(yīng)力異同以及對殘余應(yīng)力的影響.指出熱噴涂層的冷卻實際上是一種變梯度溫度場的作用,傳統(tǒng)上使用均勻的溫度分布和只考慮不變梯度的溫度分布對熱應(yīng)力的影響與實際情形相差很大,故只能用于對特定簡單條件下的分析.應(yīng)用有限元分析結(jié)果定性解釋了涂層過厚的開裂現(xiàn)象,得到涂層厚度孔隙率與溫度和應(yīng)力的關(guān)系.同時初步探討了熱噴涂層的失效問題,對常用的失效