化學(xué)氣相滲透顆粒預(yù)制體孔隙結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模擬與驗(yàn)證.pdf

1、Si3N4陶瓷耐磨、耐熱、耐蝕、化學(xué)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(yīng)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(fù)合材料具有類似金屬的斷裂行為，對(duì)裂紋不敏感，不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性損毀的高可靠性特征；顆粒復(fù)合材料具有各向同性、成本低等特點(diǎn)，對(duì)纖維復(fù)合材料是一種補(bǔ)充。利用等溫化學(xué)氣相滲透法(IsothermalChemicalVaporInfiltration，簡(jiǎn)寫為ICVI)制備顆粒陶瓷基

2、復(fù)合材料具有材料的微觀可設(shè)計(jì)性，但I(xiàn)CVI制備過程復(fù)雜，周期長(zhǎng)，造粒大小影響到孔隙的大小，進(jìn)而影響沉積效果。采用適當(dāng)?shù)姆绞浇i3N4p/Si3N4顆粒復(fù)合材料ICVI過程的數(shù)學(xué)模型，對(duì)ICVI致密化過程進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)Si3N4p/Si3N4顆粒復(fù)合材料的制備具有指導(dǎo)性意義。 本文根據(jù)Si3N4p顆粒預(yù)制體的孔隙結(jié)構(gòu)，建立了球形孔隙模型；并通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬表征了Si3N4p/Si3N4顆粒復(fù)合材料的ICVI致密化過程；運(yùn)用

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