Al2O3-MgAl204共晶陶瓷區(qū)域熔煉過程的模擬研究.pdf

1、氧化鋁基共晶陶瓷具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和抗氧化性能，從而被看作是航空發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)件和動載件最有前景的候選材料。共晶陶瓷多種制備方法中，感應(yīng)區(qū)域熔煉法可以獲得較高的溫度梯度，并且可以獲得具有規(guī)則外形的樣品。為了優(yōu)化感應(yīng)區(qū)域熔煉制備共晶陶瓷的工藝參數(shù)，縮短實(shí)驗(yàn)研究周期，本文采用有限元法計算模擬了Al2O3/MgAl2O4共晶陶瓷的區(qū)域熔煉過程。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　模擬研究了外加參數(shù)對區(qū)域熔煉法制備共晶陶瓷生長過程電磁場的影響

2、。結(jié)果表明:隨著線圈匝數(shù)的增加，晶體生長系統(tǒng)區(qū)域的磁場強(qiáng)度增加，分布范圍有所增加，坩堝的感生電流密度不斷增加;隨著電流強(qiáng)度增加，晶體生長系統(tǒng)區(qū)域的磁場強(qiáng)度增加，分布范圍基本不變，坩堝的感生電流密度增加;隨著電流頻率增加，晶體生長系統(tǒng)的磁場變化較小，分布范圍變化也不明顯，感生電流密度不斷增加且逐漸聚集于坩堝外壁。線圈匝數(shù)、電流強(qiáng)度、電流頻率的增加都會導(dǎo)致系統(tǒng)最高溫度增加和加熱功率的增加。
　　模擬研究了坩堝轉(zhuǎn)速對共晶陶瓷生長過程的影

3、響。結(jié)果表明:共晶生長過程下，在選定的生長階段中，生長階段達(dá)到70％所需加熱功率最高;坩堝轉(zhuǎn)速的增加不僅增加了熔區(qū)流場強(qiáng)度，而且明顯改變了流場形態(tài)，促進(jìn)了熔區(qū)的傳熱和傳質(zhì)，并且可以降低共晶生長界面的凹陷程度。
　　模擬研究了強(qiáng)制換熱對共晶陶瓷生長過程的影響。結(jié)果表明:隨著換熱系數(shù)的增加，區(qū)域熔煉過程中生長系統(tǒng)所需加熱功率增加，尤其在初始生長階段時需要更高的加熱功率;換熱系數(shù)的增加會一定程度增加熔區(qū)流場強(qiáng)度，并且明顯改變了流場形態(tài);