化學氣相滲透顆粒預制體孔隙結(jié)構的計算機模擬與驗證.pdf

1、Si3N4陶瓷耐磨、耐熱、耐蝕、化學穩(wěn)定性好，能夠在高溫高壓等惡劣的工作環(huán)境中工作，但由于其韌性不足而使其應用受到限制。因此，常采用纖維、晶須和顆粒來增韌。其中纖維增韌復合材料具有類似金屬的斷裂行為，對裂紋不敏感，不會發(fā)生災難性損毀的高可靠性特征；顆粒復合材料具有各向同性、成本低等特點，對纖維復合材料是一種補充。利用等溫化學氣相滲透法(IsothermalChemicalVaporInfiltration，簡寫為ICVI)制備顆粒陶瓷基

2、復合材料具有材料的微觀可設計性，但ICVI制備過程復雜，周期長，造粒大小影響到孔隙的大小，進而影響沉積效果。采用適當?shù)姆绞浇i3N4p/Si3N4顆粒復合材料ICVI過程的數(shù)學模型，對ICVI致密化過程進行數(shù)值模擬，對Si3N4p/Si3N4顆粒復合材料的制備具有指導性意義。 本文根據(jù)Si3N4p顆粒預制體的孔隙結(jié)構，建立了球形孔隙模型；并通過實驗和數(shù)值模擬表征了Si3N4p/Si3N4顆粒復合材料的ICVI致密化過程；運用

3、遺傳算法對造粒大小進行了優(yōu)化，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： (1)采用掃描電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscope，簡稱SEM)觀測了通過造粒和模壓制得的預制體微結(jié)構，發(fā)現(xiàn)預制體中孔隙主要有兩類：顆粒間的孔隙和團聚體之間的孔隙，類似于纖維預制體，但孔隙形狀較為復雜。 (2)根據(jù)Si3N4顆粒預制體的結(jié)構特征，建立了球形孔隙傳質(zhì)模型，利用有限差分法對Si3N4p/Si3N4顆粒復合材料的ICVI致密化過