新型SiC-（W，Ti）C陶瓷噴砂嘴的研究開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用.pdf

1、本文從噴砂嘴的實(shí)際使用要求出發(fā)，研制開(kāi)發(fā)出新型SiC/q(W,Ti)C陶瓷噴砂嘴，并對(duì)其組分設(shè)計(jì)、力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。運(yùn)用氣固兩相流動(dòng)理論對(duì)噴砂過(guò)程進(jìn)行了模擬和仿真；運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)陶瓷噴砂嘴的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析；并對(duì)所研制的SiC/(W，Ti)C陶瓷噴砂嘴進(jìn)行了沖蝕磨損試驗(yàn)，探索了其沖蝕磨損機(jī)理。 以SiC為基體，(W,Ti)C固溶體為增韌補(bǔ)強(qiáng)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(shí)間為30min，壓力為30MPa；(W,Ti)C的最優(yōu)組分含量為70Vol％。其力學(xué)性能為：維氏硬度為25.944GPa，抗彎強(qiáng)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(qiáng)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(méi)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(duì)磨料在不同結(jié)構(gòu)形式噴砂嘴內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行了計(jì)算和模擬仿真。結(jié)果表明：磨料在噴砂嘴內(nèi)的運(yùn)動(dòng)近似均勻流動(dòng)，從噴砂嘴入口到出口的運(yùn)動(dòng)過(guò)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(yùn)用有限元法分析了不同入口錐角的陶瓷噴砂嘴沖蝕過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明：磨料入口處噴砂嘴所受的應(yīng)力最大，出口次之，最小應(yīng)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(yán)重的現(xiàn)象。通孔噴砂嘴受到的最大應(yīng)力大于錐角噴砂嘴的，且入口錐角的大小對(duì)噴砂嘴的應(yīng)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(qiáng)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(biāo)。 通過(guò)對(duì)陶瓷噴砂嘴磨損表面微觀結(jié)構(gòu)的分析，提出了SiC/(W,Ti)C陶瓷噴砂嘴的磨損屬于多沖蝕機(jī)理并存的復(fù)