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《中国矿业大学》 2010年
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炭石墨非线性渗流规律研究及浸渍锑实验分析

刘颀  
【摘要】: 炭石墨具有良好的自润滑性、耐高温、耐腐蚀、不需要油(脂)类润滑剂等优点,成为机械密封行业的热门材料。但炭石墨存在孔隙,气密性差,机械强度差,必须经过浸渍金属填充孔隙的强化处理。我国浸渍金属炭石墨材料相比国外水平差距很大,存在出口低端、进口高端产品的现象,其原因主要在于浸渍金属工艺落后和基础研究薄弱。本文研究流体在石墨多孔介质中的流动规律,属于炭石墨浸渍强化工艺的基础理论研究。 论文以7组不同孔隙率的炭石墨材料为研究对象,水的单相饱和渗流实验表明,水的流动偏离达西定律,渗流曲线呈现非线性,流体在渗流过程中存在启动压力梯度,而且渗透率随着压力梯度的变化而变化。论文拟合了水的高精度非线性渗流方程,并从边界层的力学特性角度阐述了非线性项系数的物理意义。对水的非线性渗流规律通过雷诺数判据与FLUENT模拟两种方法进行了验证,结果与实验现象比较吻合。 论文进行了炭石墨材料浸锑实验,根据雷诺数计算结果判断锑流动处于非线性状态。通过锑与水在流动过程中的雷诺数区间、受力分析的比较,判断锑在炭石墨多孔介质中的流动规律与水相同,因此可用水的非线性渗流方程形式描述。分析了浸锑炭石墨材料试样表观状态,针对浸渍工艺中存在的崩角、浸渍剂粘附以及浸不透现象,提出了改进浸渍的措施,并指出提高浸渍压力比延长保压时间更能有效改善浸渍材料的质量。 本文将分形理论引入炭石墨(浸锑)材料孔隙结构分析中。压汞实验结果表明:炭石墨材料的主要孔隙直径约在1 ~3μm之间,呈正态分布;锑浸渍能够充填绝大部分孔隙,未被充填的小孔隙体积要大于大孔隙。炭石墨多孔介质具有双重分形特征,分形拐点约在φ= 1μm处,双重分形的原因在于大孔隙(φ 1μm)和小孔隙(φ 1μm)形成的机理不同。浸渍主要发生在大孔隙区间,因此大孔隙的特性是影响浸渍材料质量的重要因素。原料配方是影响大孔隙的主要因素,也是提高浸渍产品质量首要保证。 建立了炭石墨材料孔隙率、渗透率与分形维数及孔隙结构关系模型并进行了实验验证。浸锑材料的摩擦磨损性能实验表明,锑颗粒分形维数越小,摩擦学性能越好,并从分形维数本质上给出解释,认为提高炭石墨材料孔隙的均匀性是改善浸锑材料质量的重要手段。 根据锑的流动规律、浸渍材料尺寸制定合适的浸渍工艺参数,可改变生产过程中的盲浸现状,提高炭石墨浸金属产品的质量。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O357.3

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张扬波,胡以强;摩擦材料孔隙率测量方法研究[J];非金属矿;2003年03期
2 肖鲁川,甄力,郑岩;特低渗透储层非达西渗流特征研究[J];大庆石油地质与开发;2000年05期
3 韦江雄;余其俊;曾小星;白瑞英;;混凝土中孔结构的分形维数研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2007年02期
4 翁建新,吴大军,陈国华;环氧树脂/石墨微片复合导电材料的导电性[J];华侨大学学报(自然科学版);2004年04期
5 徐龙君,张代钧,鲜学福;煤微孔的分形结构特征及其研究方法[J];煤炭转化;1995年01期
6 杨松岩,俞茂宏;多相孔隙介质的本构描述[J];力学学报;2000年01期
7 王克文,关继腾,范业活,侯建,孙建孟;孔隙网络模型在渗流力学研究中的应用[J];力学进展;2005年03期
8 刘晓丽,梁冰,薛强;多孔介质渗透率的分形描述[J];水科学进展;2003年06期
9 陈永平,施明恒;基于分形理论的多孔介质渗透率的研究[J];清华大学学报(自然科学版);2000年12期
10 何敏;王启立;孙智;;浸锑石墨摩擦磨损特性研究[J];润滑与密封;2006年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 智天翼,陈家军,王恩志;低渗非达西多相渗流的数值模拟分析[J];安全与环境学报;2004年05期
2 薛强,梁冰,李宏艳;可压缩流体渗流的流固耦合问题数值模拟研究[J];地下空间;2001年S1期
3 孙斌祥,徐祖,赖远明,李东庆;块石的热扩散系数和导热系数确定方法[J];冰川冻土;2002年06期
4 许少凡,王彪,王成福;镀铜石墨-银基复合材料的制备与性能研究[J];兵器材料科学与工程;2005年02期
5 王建省;两相热渗流与多孔介质耦合作用研究[J];北方工业大学学报;2001年03期
6 李艳亮,程斌,沈曾民;酸处理对多壁纳米碳管形态的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年04期
7 来兴平;暴雨入渗对复合岩体塌陷区结构失稳的影响[J];北京科技大学学报;2002年06期
8 黄小葳;分形维数计算程序的设计及其应用[J];北京联合大学学报;2004年04期
9 史德军,胡福增,卢红,徐云龙;RTM一维单向流动模型的理论概况及研究[J];玻璃钢/复合材料;2004年01期
10 史德军,卢红,胡福增,徐云龙 ,郑安呐;RTM二维径向流动模型的理论概况及研究[J];玻璃钢/复合材料;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孔祥言;吴建兵;陈国权;李培超;卢德唐;徐献芝;;非达西流和非牛顿流体渗流热对流的分岔[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
2 唐明;;激光粒度分布仪下超细矿渣粉颗粒群分形特征的快速评价[A];HPC2002第四届全国高性能混凝土学术研讨会论文集[C];2002年
3 唐明;巴恒静;;基于分形理论的混凝土孔隙特征研究[A];高性能混凝土的研究与应用——第五届全国高性能混凝土学术交流会论文[C];2004年
4 邸小波;奚正平;汤慧萍;朱纪磊;廖际常;;多孔材料孔结构分形维数的研究现状[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
5 熊用;丁学俊;;电站双流程凝汽器壳侧流场的准三维数值模拟[A];2007年鄂、皖、苏、冀四省电机工程学会汽轮机专业学术研讨会论文集(湖北卷)[C];2007年
6 谷石岩;张征;赵娟;徐永利;;多孔介质非均质性空间变异结构分析[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(下卷)[C];2007年
7 刘曰武;刘俊丽;;渗流力学的发展及应用[A];第三届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2007年
8 宋付权;刘慈群;李同桂;;变形介质中三参数非线性渗流[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
9 黄健萌;高诚辉;李友遐;刘智;陈耀亮;;工程粗糙表面接触摩擦热力学研究进展[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年
10 杨彦从;彭瑞东;;基于分形维数的图像分析方法研究[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程时清;低渗透非均质油藏渗流特征及反问题研究[D];中国科学院渗流流体力学研究所;2000年
2 张引科;非饱和土混合物理论及其应用[D];西安建筑科技大学;2001年
3 胡云进;裂隙非饱和渗流试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析[D];河海大学;2001年
4 刘彦丰;煤粉在高浓度CO_2下的燃烧与气化[D];华北电力大学;2002年
5 闫长辉;注采关联性分析[D];成都理工大学;2002年
6 孙明清;碳纤维混凝土与素混凝土的力电机敏性及应用研究[D];武汉理工大学;2002年
7 王建秀;腐蚀损伤岩体中的水化—水力损伤及其在隧道工程中的应用研究[D];西南交通大学;2002年
8 林起浪;炭材料用基体前驱体煤沥青的改性研究[D];西北工业大学;2002年
9 王军;结构性软土地基的固结沉降及稳定研究[D];浙江大学;2002年
10 王寿平;水平井渗流理论及其在油藏工程中的应用研究[D];西南石油学院;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周鹏;活塞发动机旋转配气阀传热与接触应力耦合分析[D];西北工业大学;2005年
2 倪成群;森林景观可视化技术的应用研究[D];北京林业大学;2005年
3 王彪;银—镀铜石墨复合材料的制备及测试[D];合肥工业大学;2005年
4 陈晓军;孔隙介质中压差驱动下油气运移实验研究[D];西北大学;2000年
5 李保珠;会泽铅锌矿区水文地质条件及麒麟厂深部矿坑涌水量预测[D];昆明理工大学;2001年
6 邹新军;考虑应力场耦合作用的均质土堤渗流场理论分析与模型试验研究[D];湖南大学;2001年
7 杨雪莲;非饱和土的强度及变形特性研究[D];四川大学;2001年
8 程远贵;耐火纤维材料的高温热物性研究[D];四川大学;2001年
9 刘常红;人工裂缝井产能预测及试井分析理论研究[D];大庆石油学院;2002年
10 肖占山;注水井井下温度场数值模拟[D];大庆石油学院;2002年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩永芹,刘长维,陶嵘;新型导电复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年01期
2 谢征芳,杨盛良,杨德明,陈朝辉;复合材料断口分形维数的测定[J];兵器材料科学与工程;1999年03期
3 丁保华,李文超,王福明;分形图像分析与分形维数计算程序的设计[J];北京科技大学学报;1999年03期
4 文洪杰,李文超,王金相,苗圃;红柱石分解过程的分形研究[J];北京科技大学学报;1998年01期
5 黄小葳;分形维数计算程序的设计及其应用[J];北京联合大学学报;2004年04期
6 李,朱金兆,朱清科;分形维数计算方法研究进展[J];北京林业大学学报;2002年02期
7 邢立平,周光泉;延性材料动态损伤演化模型研究[J];爆炸与冲击;1996年04期
8 段雪,马力,王琪,寇俊莉;压汞法计算模型的理论修正[J];催化学报;1987年01期
9 曹乃珍,沈万慈,温诗铸,刘英杰;膨胀石墨制备及微孔结构相关性研究[J];材料科学与工艺;1997年02期
10 武涛,郑永平,黄正宏,沈万慈,康飞宇;柔性石墨双极板透气性的研究[J];材料科学与工程学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 郭尚平;;渗流力学几个方面的进展和建议[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
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