梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的設(shè)計(jì)理論及其試驗(yàn)研究.pdf

1、水煤漿噴嘴不耐磨、使用壽命短一直是水煤漿應(yīng)用技術(shù)中有待解決的關(guān)鍵性難題之一。本文融合梯度功能材料的設(shè)計(jì)理論、有限元分析、噴嘴技術(shù)于一體，對(duì)梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的設(shè)計(jì)、制備、性能檢測以及磨損特性進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。
　　在分析均質(zhì)陶瓷水煤漿噴嘴工作特性和損壞機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出了梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。根據(jù)梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的物理模型，選擇Al2O3/(W,Ti)C材料體系作為噴嘴的制作材料，通過材料物性參數(shù)的

2、計(jì)算和組分分布模型，確定了梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的初步模型。采用有限元方法，深入分析了梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴制備過程中形成的殘余應(yīng)力與梯度層的厚度、層數(shù)及燒結(jié)溫度之間的關(guān)系，并確定了兩種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的理論模型。
　　采用熱壓燒結(jié)法成功制備了Al2O3/(W,Ti)C材料系兩種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴，即單向梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴（型號(hào)DXPZ）和雙向梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴（型號(hào) SXPZ）；為對(duì)比研究，同時(shí)制備了均質(zhì)陶瓷水

3、煤漿噴嘴（型號(hào)JZPZ），并對(duì)三種噴嘴材料性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴燒結(jié)良好，致密化程度較高；其力學(xué)性能明顯優(yōu)于均質(zhì)功能陶瓷水煤漿噴嘴，且與梯度層數(shù)有密切關(guān)系。
　　對(duì)三種陶瓷水煤漿噴嘴進(jìn)行了現(xiàn)場磨損試驗(yàn)，對(duì)比研究了噴嘴的重量損失、孔徑變化以及磨損后的宏觀形貌、微觀形貌。根據(jù)噴嘴磨損后的孔徑及沖蝕磨損量的變化，初步估算三種噴嘴的使用壽命為：JZPZ噴嘴＞2100h，DXPZ噴嘴＞3500h，SXPZ噴嘴＞41