收藏本站
《中国海洋大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

结构陶瓷微波烧结/焊接腔内电磁场分布的仿真模拟研究

陈利祥  
【摘要】:结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨耗等优点,因此,在非常严苛的环境或工程应用条件下,所展现的高稳定性与优异的机械性能,使其在材料工业上倍受瞩目,其市场潜力巨大。结构陶瓷的微波烧结/焊接技术是一种利用微波加热对材料进行烧结/焊接。它是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量,使其材料整体加热至烧结/焊接温度而实现致密化的方法,是制备新型高性能结构陶瓷材料和产品的重要技术手段。 本论文研究的目的是借助先进的电磁仿真软件研究烧结/焊接腔空腔和加载试样时电磁场的分布规律,通过精确的图形显示和色彩对比来表征微波电磁场的分布,对试样的几何尺寸与微波参数对电磁场分布的影响进行分析与探讨。掌握单模/多模微波烧结/焊接腔内电磁场的分布以及如何控制其均匀范围的方法,可确定实际工艺过程中试样的大小和放置位置,提高试样烧结/焊接的成功率,制备出尺寸较大且形状复杂的结构陶瓷零件,对微波烧结/焊接工艺都具有重要的指导意义,对改进和研发新的先进实验或生产设备具有非常重要的应用价值。 利用HFSS软件,对单模烧结腔的谐振特性和电磁场的分布规律进行数值模拟,分析其建模仿真中的影响因素,并且借助实验进行验证。模拟其加载试样后的电场分布,探讨试样的几何尺寸对烧结腔和试样内部电场分布的影响。 单模烧结腔在加载圆柱状试样后,腔内电场的三个均匀区域都有不同程度的缩小,两边的均匀区域缩小程度相对较小,中间的均匀区域由于试样吸收微波能量受到较大影响,均匀区域的场强密度和稳定性都大大降低。试样不同的几何尺寸对烧结腔和试样内部电场分布的影响:当表面半径R较小时,试样的电场分布从里到外逐渐增强,R的增大使试样中心和左右两端出现较高电场,腔内中间的均匀区域受到破坏,两边的受到“挤压”。轴向高度H不同都会使试样内部出现完全相反的电场分布,当H处于发生变化的分界点时,试样内部的场强趋于一致。H的增大使径向表面退极化场的减少幅度大于轴向表面的增加幅度,也使腔内中间的均匀区域的场稳定性逐渐升高。 模拟单模微波焊接腔空载和加载试样后的电场分布,探讨试样的放置方向对烧结腔和试样内部电场分布的影响。研究结果表明:沿Z轴方向摆放时,负载的接触面上电磁场的分布强度较强且相对均匀。 对微波多模谐振腔内不同尺寸的烧结试样时,腔内和试样内部电场分布的进行了模拟并讨论,当试样高度不变时,随着直径的减小,多模烧结腔内的电场均匀性呈现上升趋势,同时烧结腔内的电场强度E也逐渐升高,试样尺寸为d=80mm,h=100mm时,试样内部电场分布较为均匀。当试样直径不变时,随着高度的减小,多模烧结腔内的电场均匀性也是呈现上升趋势,但此时腔体内的电场强度呈现下降趋势,当试样尺寸为d=40mm,h=80mm时,试样内部电场分布同样比较均匀。后者试样内部的电场强度较前者要强很多。 多模腔内焊接试样的摆放方向对电磁场分布影响较小,而试样的大小对焊接过程中的试样接触面上的电磁场分布有较大的影响,研究表明,焊接面场强分布均匀的范围为半径r小于40mm高度h小于50mm。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ174.1

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 余旭聪;微波真空浓缩设备的设计及其在酶溶液与食品浓缩中的应用研究[D];华南理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴红,史洪刚,冯宏伟,范爱国;微波烧结技术的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2004年04期
2 孙红;微波快速烧结精细陶瓷技术[J];材料导报;1993年01期
3 张劲松,曹丽华,杨永进,沈学逊,沈志翔,夏非;微波烧结关键技术的进展[J];材料导报;1994年02期
4 彭虎;李俊;;微波高温加热技术进展[J];材料导报;2005年10期
5 巨汉基;赵青;孙旭;杨茂辉;;利用HFSS软件仿真设计微波炉[J];材料导报;2007年S2期
6 朱文玄,吴一平,徐正达,陈建国,徐镜廉,潘晓霞;微波烧结技术及其进展[J];材料科学与工程;1998年02期
7 谢德馨,唐任远;计算电磁学近年来的若干重要成果——第15届COMPUMAG会议概述[J];电工技术学报;2005年09期
8 吴晓红;微波炉内电磁波能量分布的研究[J];电机电器技术;2005年02期
9 车磊,杨林,肖德满;多模腔双频微波烧结炉的设计[J];大连轻工业学院学报;2003年04期
10 朱建华,梁飞,汪小红,吕文中;微波介质陶瓷材料介电性能间的制约关系[J];电子元件与材料;2005年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 龚克;矩形波导微波化学反应系统的研究[D];东南大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张兰亭;纳米硬质合金研究进展[J];四川有色金属;2005年01期
2 贝承训;王达;;La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3微波吸收特性研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
3 丁明桐,杜先智,陈凡,昂锋;Y-Z_rO_2稀土增韧陶瓷的微波烧结[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2000年04期
4 李国华;陈树江;窦叔菊;王树海;;纳米级TiO_2添加剂对Al_2O_3陶瓷微观结构与烧结性能的影响[J];鞍山科技大学学报;2006年01期
5 范希智,陈君,刘旭,顾培夫,唐晋发;有机电致发光薄膜的电流输运机理的分析[J];鞍山师范学院学报;2000年03期
6 崔升,沈晓冬,蔡永明,黄杏芳,江国栋;纳米氧化铟锡掺杂的有机玻璃电导率及复介电常数的研究[J];兵器材料科学与工程;2004年03期
7 吴红,史洪刚,冯宏伟,范爱国;微波烧结技术的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2004年04期
8 宋文燕,刘正堂,崔虎,李强,赵铁成;蓝宝石衬底上制备氮化硅薄膜的研究[J];兵器材料科学与工程;2005年05期
9 李波;尚福军;史洪刚;;微波烧结对93W-Ni-Fe合金微观组织和力学性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2010年02期
10 王存龙;李波;刘勇;史文璐;苏继红;;微波技术在陶瓷与粉末冶金烧结中的应用[J];兵器材料科学与工程;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;RESEARCH ON THE APPLICATIONS OF DIELECTRICCERAMIC IN MICROWAVE OVEN[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
2 周日兴;韩清华;李惠;王习治;;圆柱腔式微波杀菌机的研究[A];中国西部农产品加工及产业化发展战略研讨会论文集[C];2001年
3 彭元东;易健宏;陈玲;罗述东;周承商;冉俊铭;;不同W粉末粒度的W-Ni-Fe高密度合金微波烧结性能[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
4 肖芬;熊兆贤;郑建森;刘同赞;张邦成;吴远兴;;微波炉快速解冻板的研制[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
5 熊兆贤;肖芬;郑建森;蔡毅翔;张邦成;薛昊;吴远兴;;微波陶瓷应用于微波炉加热均匀性改善研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
6 巨汉基;彭定元;杨彦君;;利用HFSS仿真研究微波炉工程问题[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
7 戴曜泽;曾葆青;汪仁波;胡鹏;;矩形槽波导谐振腔微波化学反应器的仿真优化[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
8 李承跃;刘国;顾爱军;季天仁;;一种新型微波等离子体七角腔的仿真与优化设计[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
9 邹贵生;胡乃军;王延军;吴爱萍;谢二虎;白海林;易汉平;宗军;宋秀华;董宁波;韩征和;史锴;;BSCCO多芯带材高温加压扩散连接与界面[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
10 段碧林;曾令可;刘艳春;刘平安;税安泽;;微波辅助加热技术在无机材料中的应用[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2005学术年会论文专辑[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 张光祖;钛酸锶钡场致效应及热释电特性研究[D];华中科技大学;2010年
3 王海兰;乔木体水分的测试技术及其监测系统的研究[D];北京林业大学;2011年
4 杜景红;凝胶注模成型法制备1-3型PMN-PZT/环氧树脂压电复合材料研究[D];昆明理工大学;2009年
5 陈明昕;新型有机物切削刀具材料的低温二次硬化机理研究及渗碳体超细化的析出控制[D];昆明理工大学;2009年
6 李明忠;钛酸铝/氧化铝复相陶瓷及其梯度材料的制备与性能评价[D];武汉理工大学;2010年
7 田焜;水泥基电磁防护吸波多功能复合材料的研究[D];武汉理工大学;2010年
8 尹丽妍;基于水势的玉米真空干燥传热传质模型及介电特性的研究[D];吉林大学;2011年
9 李洪梅;TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料激光焊研究[D];吉林大学;2011年
10 汪川惠;Ba_(1-x)Bi_xTi_(1-y)Mn_yO_3和Bi_(5-x)La_xTi_3Fe_(1-y)Co_yO_(15)多铁陶瓷的磁性、铁电性以及介电性的研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 殷雪萌;烧结温度与升温速率对牙科可切削硅藻土全瓷材料性能影响的实验研究[D];南京医科大学;2010年
2 李果林;WC-Co-Ni硬质合金模具材料的制备及摩擦学特性研究[D];浙江理工大学;2010年
3 李明亮;碳化硅基热电材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
4 林鹏;固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 任武;微波加热沥青路面热再生养护机温度控制系统设计及实验研究[D];长沙理工大学;2010年
6 龙颖;Al_2O_3陶瓷及其表面金属化的低温烧成技术研究[D];长沙理工大学;2009年
7 宋文博;钛基大块非晶合金的制备及其组织与性能表征[D];湘潭大学;2010年
8 张佳瑢;SrHfO_3:Ce闪烁陶瓷材料的制备及性能[D];沈阳理工大学;2010年
9 公明明;微波强化盐酸浸取粉煤灰工艺过程研究[D];华东理工大学;2011年
10 苏秀珠;微波辅助硫酸浸出低品位红土镍矿研究[D];武汉工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱德文,刘敏;微波干燥稻谷的试验研究[J];包装与食品机械;2003年05期
2 王绍林;微波辐照对细菌致死作用的分析[J];包装与食品机械;1994年01期
3 巨汉基;赵青;孙旭;杨茂辉;;利用HFSS软件仿真设计微波炉[J];材料导报;2007年S2期
4 陆生海,宋亚英;微波干燥蚕茧的工艺研究[J];蚕业科学;2003年02期
5 谢德馨,唐任远;计算电磁学近年来的若干重要成果——第15届COMPUMAG会议概述[J];电工技术学报;2005年09期
6 吴晓红;微波炉内电磁波能量分布的研究[J];电机电器技术;2005年02期
7 刘伟;谢明勇;钟业俊;刘成梅;官斌;王倩;;低压段DHPM作用对木瓜蛋白酶结构影响的荧光光谱分析[J];光谱学与光谱分析;2010年02期
8 郭润霞,王汉章,李文华;磁力活化水对骨钙、高脂血症和脂质过氧化的影响[J];环境与健康杂志;2000年01期
9 杨辉,高孔荣,黄惠华;菠萝蛋白酶超滤法浓缩提取操作条件的研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);1994年03期
10 张建平,赵林,谭欣;水分子团簇结构的改变及其生物效应[J];化学通报;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 崔政伟;微波真空干燥的数学模拟及其在食品加工中的应用[D];江南大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王五全;果汁微波能浓缩设备的研制[D];河南农业大学;2006年
2 胡浩;微波在绿色食品干燥中的工艺及设备研究[D];昆明理工大学;2006年
3 屠秀平;微波多端口网络的仿真设计与分析[D];山东大学;2007年
4 王晓庆;微波灭菌机理研究[D];中国农业科学院;2008年
5 金昌顺;单模微波烧结腔内电磁场分布规律及其影响因素的HFSS仿真研究[D];青岛大学;2009年
6 杨家蕾;低温重组酱肉加工工艺优化及微波杀菌工艺的研究[D];西南大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁明桐,杜先智,陈凡,昂锋;Y-Z_rO_2稀土增韧陶瓷的微波烧结[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2000年04期
2 陈继民,王旭葆,王瑞,左铁钏;金属粉末激光选区烧结行为的研究[J];北京工业大学学报;2002年04期
3 王丽宇;刺槐小径木圆、斜截片微波干燥技术[J];北京林业大学学报;1998年05期
4 李清明,谭兴和,申双贵,郭时印;食品微波膨化技术研究进展[J];包装与食品机械;2003年04期
5 高昌录,张金生,孙兆林,刘宁宁,程志林,桂建舟;微波加热条件下ZnNi/HZSM-5催化剂上烷烃的芳构化反应[J];催化学报;2000年05期
6 孙红;微波快速烧结精细陶瓷技术[J];材料导报;1993年01期
7 张劲松,曹丽华,杨永进,沈学逊,沈志翔,夏非;微波烧结关键技术的进展[J];材料导报;1994年02期
8 杨华明,黄承焕,宋晓岚,金盛明,邱冠周;微波合成无机纳米材料的研究进展[J];材料导报;2003年11期
9 翟华嶂,李建保,黄向东,戴金辉;微波非热效应诱发的陶瓷材料中物质各向异性扩散[J];材料工程;2003年06期
10 朱文玄,吴一平,徐正达,陈建国,徐镜廉,潘晓霞;微波烧结技术及其进展[J];材料科学与工程;1998年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 夏广斌;韦国锡;尹彦征;彭虎;;微波烧成高温大红釉的初步研究[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会色釉料暨原辅材料专业委员会第一届第三次全体会议论文集[C];2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡杰;陶瓷材料微波烧结研究[J];真空电子技术;1994年04期
2 蔡杰,郭景坤;陶瓷材料微波烧结研究[J];无机材料学报;1995年02期
3 盛忠志,简家文,杨兰;微波烧结BaTiO_3陶瓷的微结构[J];新疆石油学院学报;1999年02期
4 耀星;美国用微波烧结法制出粉末冶金件[J];粉末冶金工业;2000年02期
5 谢志鹏,李健保,黄勇;工程陶瓷的微波烧结研究与展望[J];高技术通讯;1996年05期
6 樊旭东,谢志鹏,黄勇,徐利华;Y、Ce-TZP陶瓷的微波快速烧结[J];陶瓷学报;1996年04期
7 张锐,卢红霞;微波烧结 ZTA 陶瓷力学性能研究[J];郑州大学学报(工学版);1998年02期
8 张玉珍,王苏新;陶瓷微波烧结的发展概况[J];佛山陶瓷;2004年11期
9 周健,董学斌,程吉平,梅炳初,袁润章;微波烧结Al_2O_3陶瓷的研究[J];武汉大学学报(自然科学版);1999年04期
10 罗民华,曾令可,黄浪欢,张明,陈永洁;微波烧结技术应用于陶瓷行业的辩证思考[J];佛山陶瓷;2001年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝斌;刘大成;;微波烧结的研究进展及其在陶瓷材料中的应用[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2010年学术年会论文集(二)[C];2010年
2 易健宏;周承商;;金属基粉末冶金材料的微波烧结技术研究[A];2009全国粉末冶金学术会议论文集[C];2009年
3 谢杰;汪建华;李远;熊礼威;;微波烧结高纯度氧化铝陶瓷及其增韧研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
4 冷观武;李俊;彭虎;;微波高温烧结铁氧体材料研究与实践[A];第三届永磁及软磁铁氧体技术交流会论文集[C];2004年
5 彭元东;易健宏;刘时群;罗述东;李丽娅;;不同Co含量硬质合金的微波烧结性能[A];2009全国粉末冶金学术会议论文集[C];2009年
6 杨军;彭虎;夏广斌;;微波烧结高密度ITO靶材[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
7 彭元东;易健宏;陈玲;罗述东;周承商;冉俊铭;;不同W粉末粒度的W-Ni-Fe高密度合金微波烧结性能[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
8 周承商;易健宏;罗述东;郭颖利;彭元东;;升温速度对微波烧结W-Ni-Fe高密度合金的影响[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
9 林祖纕;;陶瓷的微波烧结[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
10 蔡苇;符春林;高家诚;邓小玲;陈刚;;常规烧结和微波烧结的钛酸钡陶瓷介电和铁电性比较研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈冀渝;结构陶瓷的应用与发展[N];广东建设报;2005年
2 本报记者  安岚坡 通讯员  颜琦荣;山里传来创业歌[N];消费日报;2006年
3 孙杰;高技术结构陶瓷产业化思考[N];科技日报;2003年
4 本报记者  林繁晶 张敏 邓卫华;我国特种陶瓷市场需求巨大[N];经济参考报;2006年
5 大力;南玻6.45亿元在天津新建两条浮法玻璃生产线[N];中国建材报;2007年
6 陈潮细 黄超华 梁亮;高性能AI-Y复合氧化锆引领我国特种陶瓷发展[N];中国有色金属报;2007年
7 本报记者 翟永平;特种陶瓷业向着朝阳奔跑[N];中国特产报;2006年
8 王锦;南玻6.45亿新建两条浮法玻璃生产线[N];中国证券报;2007年
9 朱有来;我市将新上新型材料项目7项[N];长治日报;2006年
10 许琦敏;光纤插芯“接通”产学研良缘[N];文汇报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈利祥;结构陶瓷微波烧结/焊接腔内电磁场分布的仿真模拟研究[D];中国海洋大学;2011年
2 李永存;新型快速微波烧结微观机理的同步辐射在线实验研究[D];中国科学技术大学;2013年
3 彭元东;微波加热机制及粉末冶金材料烧结特性研究[D];中南大学;2011年
4 鲍瑞;WC-Co硬质合金的微波烧结制备研究[D];中南大学;2013年
5 常爱民;氧化物电子陶瓷材料的微波处理研究[D];电子科技大学;2002年
6 孙璐薇;微波烧结含CO_3~(2-)的多孔β-TCP/HA双相生物陶瓷材料及其性能的研究[D];四川大学;2004年
7 胡军;高磁导率NiZn铁氧体的低温烧结研究[D];浙江大学;2006年
8 全峰;微波烧结WC-10Co硬质合金的结构与性能研究[D];武汉理工大学;2007年
9 王辛龙;纳米磷酸钙生物陶瓷的制备及其生物学效应研究[D];四川大学;2006年
10 沈剑云;结构陶瓷磨削机理与热特性分析[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈丽芳;微波烧结Fe-4Ni-2Cu-0.6Mo-0.6C合金钢性能研究[D];中南大学;2009年
2 尹华杰;微波驱动电源及微波烧结炉研究[D];华中科技大学;2011年
3 裘智峰;微波烧结温度智能控制的研究与实现[D];中南大学;2004年
4 袁振;微波烧结ITO靶材研究[D];中南大学;2011年
5 娄静;微波烧结YG8硬质合金的脱碳行为及其控制[D];中南大学;2011年
6 周承商;微波烧结W-Ni-Fe高密度合金研究[D];中南大学;2009年
7 张华香;锂钒氧化物Li_(1+x)V_3O_8的合成与电化学性能研究[D];福建师范大学;2004年
8 林素英;Li_4Mn_5O_(12)的制备与电化学性能研究[D];福建师范大学;2004年
9 丁忠军;非氧化物陶瓷材料微波烧结自动化装置的研究[D];武汉理工大学;2005年
10 张浩泽;微波烧结WC-Co合金脱碳控制及VC对其组织和性能的影响[D];中南大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026