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《山东农业大学》 2010年
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超重力燃烧合成YAG陶瓷热力学计算及过程仿真

纪文文  
【摘要】:钇铝石榴石(简称YAG)透明陶瓷是近年来快速发展起来的重要的先进陶瓷材料,目前,YAG透明陶瓷成为国内外研究的热点,尤其在激光领域。但长期以来,该材料的制备技术一直沿用粉末冶金工艺流程,其制备周期长,生产成本高,质量难以保证。同时,由于陶瓷熔点高、盛装困难,且高温陶瓷凝固后形成粗大组织,很少有采用类似金属材料的熔融铸造工艺路线进行制备。 基于此,本研究在中科院理化技术研究所成功研制出Al2O3透明陶瓷等的基础上,利用热力学分析、动力学分析、实验及仿真模拟等理论及技术手段对超重力燃烧合成透明YAG陶瓷进行了深入的研究,并得出较好的研究成果,具体包括以下内容。 首先,本文在建立有关热力学数据库的基础上,根据热力学原理,使用VisualBasic语言编制了热力学数据计算系统,并对编程计算结果进行可靠性验证。通过对不同体系自蔓延高温合成绝热温度的计算结果与分析和体系优选应遵循的原则,进行合成YAG陶瓷体系的优化选择。结果显示,采用Al/NiO/Y2O3体系进行燃烧合成YAG陶瓷最为合适。 其次,通过静态下合成YAG试验研究表明:铝热剂原料粒度和压块密度会对压块的燃烧速度产生一定影响,这点与文献(宋月鹏,2009)结论相同。超重力熔铸技术是将燃烧合成技术与超重力技术相结合,利用铝热燃烧合成体系的强放热获得超高温的陶瓷/金属混合熔体,并实现二者的彻底分离。在超重力场中进行燃烧合成YAG陶瓷实验的研究结果显示,陶瓷体内金属颗粒的含量、气孔的多少和各种晶格缺陷与超重力的大小、熔体存在的时间密切相关,进而影响到YAG陶瓷的透明度。 最后,利用ANSYS有限元分析软件,对超重力燃烧合成过程的温度场和应力场进行模拟,并结合实验结果验证模拟结果的可靠性。通过对温度场有限元模拟结果结合绝热温度计算和试验数据,得出了重力系数对多相熔体分离及产物致密化的影响规律。应力场的模拟结果显示压块的尺寸和质量对陶瓷的应力场有很大的影响,且热应力随温度的降低而降低。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ174.75

【参考文献】
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1 李长青;张明福;左洪波;孟松鹤;韩杰才;姚泰;;影响透明陶瓷透光性能的因素[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
2 胡文彬,郑子樵,刘业翔,刘威威;自蔓延高温合成过程中绝热温度的编程计算[J];材料工程;1993年09期
3 陈启伟,施鹰,施剑林;陶瓷闪烁材料最新研究进展[J];材料科学与工程学报;2005年01期
4 杨权;张龙;赵忠民;潘传增;曲振生;宋亚林;;氧化物/氧化物共晶复合陶瓷研究进展[J];材料开发与应用;2009年04期
5 赵忠民;张龙;张靖;潘传增;宋亚林;朱浩;;超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2自生复合陶瓷研究[J];稀有金属材料与工程;2008年S1期
6 范景莲,严德剑,黄伯云,刘军,汪澄龙;国内外钨铜复合材料的研究现状[J];粉末冶金工业;2003年02期
7 李泽敏;张林;李建伟;陈秀娟;;自蔓延高温合成NiTi形状记忆合金的热力学计算与分析[J];粉末冶金工业;2008年01期
8 王晓峰;李建伟;曹钦存;;Ti-Si-C三元体系自蔓延高温合成的反应热力学研究[J];粉末冶金技术;2008年04期
9 席文君,周和平;复杂铝热反应的平衡热力学分析[J];复合材料学报;2003年04期
10 宋亚林;赵忠民;张龙;杨权;曲振声;;超重力下燃烧合成ZrO_2(4Y)/Al_2O_3的成分、显微组织与力学性能[J];复合材料学报;2009年03期
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1 陈秀华;TiC/Si固相反应制备Ti3SiC2/SiC复合材料的反应路径研究[D];昆明理工大学;2001年
2 张金咏;自蔓延燃烧合成的非平衡动力学及其对材料结构的影响[D];武汉理工大学;2002年
3 范群成;用燃烧波淬熄法对自蔓延高温合成机理的研究[D];西安交通大学;2000年
4 陈智慧;钇铝石榴石纳米粉体及YAG透明陶瓷的制备研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2007年
5 李玉新;Al-C-Ti系粉末材料激光点火自蔓延烧结及产物的研究[D];吉林大学;2008年
6 裴军;氧化铝基陶瓷材料的超重力熔铸制备新技术研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2009年
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1 方舟;ZrB_2陶瓷的自蔓延高温合成与烧结[D];武汉理工大学;2002年
2 王洪涛;自蔓延高温合成Al-Ti-C中间合金结构与性能的研究[D];兰州理工大学;2004年
3 臧春和;Yb:YAG晶体生长及其性能研究[D];长春理工大学;2004年
4 何南玲;YAG黄色荧光粉的合成与性能研究[D];重庆大学;2006年
5 李战发;稀土掺质YAG(YSGG)纳米材料的制备及性能的研究[D];山东大学;2006年
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7 李艳;超重力场传热研究[D];中北大学;2007年
8 常春蕾;自蔓延高温合成Al/Mg_2Si复合材料及性能表征[D];兰州理工大学;2008年
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1 周鸿翼;;Mg-Sc合金的热力学性质计算[J];四川有色金属;2008年03期
2 杨小兵,李树军,袁克俭,李茂东;高分子材料的燃烧合成技术及应用[J];工程塑料应用;2001年09期
3 张鹏梁;程华;周凌;;钢筋混凝土圆截面受弯构件正截面承载力计算[J];四川建筑科学研究;2006年06期
4 周凌;程华;张鹏梁;;基于温度场的特殊结构物承载力及热学性能研究[J];四川建筑科学研究;2006年06期
5 林沂祥;郑廷银;蔡万军;陈志军;;蜂窝状钢骨混凝土不对称十字形柱的非线性有限元分析[J];四川建筑科学研究;2009年02期
6 崔晓龙,万妮丽;大型锻件热处理过程的数值模拟研究[J];鞍钢技术;2004年06期
7 王相力;王再义;刘德军;邢本策;杨大正;;高炉冶炼低硅生铁的热力学分析[J];鞍钢技术;2009年01期
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9 王自瑾;;多重化学平衡的计算及其应用[J];安徽工学院学报;1992年02期
10 庞培培;沈小璞;黄潇;;L型叠合式剪力墙板抗震性能的非线性有限元分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年01期
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1 李浩;陈光明;;动柱式数控龙门双主轴钻床横梁结构的动态特性分析[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 徐小青;韩庆;周石光;;新型热轧带钢层流冷却工艺控制系统[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
3 任倩;钱华;郑晓红;;基于热响应测试的岩土体热扩散率的确定方法[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
4 武瑛;王建军;;弹性梁弯曲时平面假设的验证[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
5 谢久林;张庆明;;Al_2O_3陶瓷高压下Grüneisen物态方程确定[A];第二届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2002年
6 马寅魏;岑松;;汽车发动机缸盖多场耦合三维有限元分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
7 刘海宏;龙连春;;风电叶片的模态分析[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
8 乔书波;刘长建;李健;;VLBI单点定位及实测数据处理方法的讨论[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
9 张尚权;吴卫;卢春生;郑发科;;AYX2-1型调压式悬移质采样器的设计与开发[A];重庆市水利学会2009年年会优秀论文汇编[C];2009年
10 乔书波;刘长建;李健;;VLBI单点定位及实测数据处理方法的讨论[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
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1 武志超;LDA抽运高频Nd:YAG陶瓷激光器研究[D];长春理工大学;2010年
2 张勇;纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究[D];湖南大学;2010年
3 刘万超;拜耳法赤泥高温相转变规律及铁铝钠回收研究[D];华中科技大学;2010年
4 詹跃东;质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究[D];昆明理工大学;2010年
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8 刘媛媛;二元Pb合金结构和性质的分子动力学模拟及真空蒸馏实验研究[D];昆明理工大学;2010年
9 贾国斌;若干铅基合金真空蒸馏分离提纯的研究[D];昆明理工大学;2010年
10 于洁;固体氧化物燃料电池钙钛矿型复合氧化物阴极材料的研究[D];昆明理工大学;2009年
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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
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3 窦志强;SHS法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织及形成机理研究[D];山东科技大学;2010年
4 李庆亮;轴流式转子轮毂关键部位的有限元分析[D];山东科技大学;2010年
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7 温合静;基于钨酸基无机—有机层状混杂结构的钨系微纳米晶材料的制备与表征[D];郑州大学;2010年
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【二级参考文献】
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1 付兴中,王学文;减小聚甲醛注塑制品收缩率的工艺研究[J];工程塑料应用;2001年06期
2 周坤鲁,刘建柱;提高塑料件尺寸精度的研究[J];工程塑料应用;2003年01期
3 杨其,王鹏驹,黄亚江,肖红玉,薛良;注塑参数对聚碳酸酯成型收缩率的影响研究[J];工程塑料应用;2003年04期
4 宋满仓;荆晓南;赵丹阳;;扇形制品注射成型的收缩特性研究[J];工程塑料应用;2006年02期
5 何玉平,胡国光,尹萍;用精铁矿粉制备功率软磁MnZn 铁氧体的初步研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年02期
6 艾树涛,胡国光;高磁导率Mn-Zn铁氧体的配方和烧结工艺的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
7 唐华生;精密陶瓷自燃烧结法的研究和应用[J];兵器材料科学与工程;1990年12期
8 李长青;张明福;左洪波;孟松鹤;韩杰才;姚泰;;影响透明陶瓷透光性能的因素[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
9 王占国;半导体材料研究的新进展[J];半导体技术;2002年03期
10 王宁飞,王宏,汪亮;固体推进剂燃烧波结构研究[J];火炸药学报;1999年02期
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3 吴林美;醛加氢制丁辛醇催化剂研究[D];大庆石油学院;2003年
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5 陈燕群;镁热还原自蔓延制备TiB_2粉末研究[D];西安建筑科技大学;2005年
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3 张小明,殷为宏,郭继红;燃烧合成TiNi形状记忆合金及其性能[J];粉末冶金技术;1995年02期
4 孙晓冬,梅炳初,袁润章,廖国胜;TiC-Al体系的燃烧反应合成[J];武汉工业大学学报;1997年01期
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7 李志强,韩杰才,赫晓东,张幸红;燃烧合成TiAl金属间化合物的反应机制[J];稀有金属材料与工程;2002年01期
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2 郭兴忠;杨辉;王建武;;溶胶-凝胶法制备SiC/YAG复合粉体[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
3 孙哲;李强;姜梦华;雷訇;惠勇凌;;采用[100]方向的Nd:YAG增大激光器线偏振输出功率研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 顔富士;洪辰宗;;以成份扩散机制为基础的YAG固态合成粉末反应设计[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
5 赵存华;梁会琴;时永鹏;崔东庆;;棒状Nd:YAG晶体的热透镜焦距和像差研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
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7 王建武;郭兴忠;杨辉;;无机盐先驱体溶胶-凝胶法制备YAG超细粉[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
8 郭兴忠;杨辉;王建武;;SiC/YAG复合粉体的烧结特性与力学性能[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
9 洪辰宗;賴佳芸;蔡振宏;顔富士;;氧化钇粉末粒径对YAG合成之影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
10 张旭东;刘宏;李霞;王继扬;徐国纲;;醇热法合成YAG晶粒的形成机理[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
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1 记者 李宏乾;超重力技术拓展应用空间[N];中国化工报;2005年
2 $$陈建峰 教授,博士生导师,北京化工大学教育部超重力工程研究中心主任,$$国家高技术研究发展计划(“863”计划)$$新材料领域特种功能材料技术主题组专家,$$中国颗粒研究学会超微颗粒专业委员会常务委员、秘书长。;为新世纪化学工业发展加速[N];中国化工报;2002年
3 李宏乾;超重力技术:担当提质降耗重任[N];中国化工报;2008年
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1 刘文斌;Nd:YAG透明陶瓷的制备、显微结构及激光性能研究[D];上海交通大学;2012年
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4 吕光哲;YAG透明陶瓷的制备与性能研究[D];东北大学;2009年
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8 兰瑞君;LD泵浦Nd:YAG透明陶瓷全固态激光器研究[D];山东大学;2010年
9 孙海鹰;RE~(3+)(Nd~(3+),Ce~(3+)):YAG超细粉体合成及光谱性能研究[D];长春理工大学;2009年
10 桑元华;YAG粉体组分和形貌调控及粉体反位缺陷的研究[D];山东大学;2012年
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1 纪文文;超重力燃烧合成YAG陶瓷热力学计算及过程仿真[D];山东农业大学;2010年
2 司朝;高透明Nd:YAG激光陶瓷工艺研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 白瑜;不同工作参数对Er:YAG激光切割牙体硬组织效率的影响[D];山西医科大学;2011年
4 谢慧财;稀土掺杂YAG透明陶瓷的制备及性能研究[D];北京化工大学;2013年
5 马明俊;掺铒YAG调Q激光系统研究[D];合肥工业大学;2010年
6 李世杰;脉冲式2.94μm Er:YAG固体激光器的研究[D];长春理工大学;2011年
7 赵晓宏;Cr~(4+):YAG晶体的生长与缺陷分析[D];长春理工大学;2010年
8 肖浩然;YAG陶瓷球制备工艺及其性能研究[D];武汉理工大学;2012年
9 于洪杰;Yb:YAG微片激光性能的理论分析[D];长春理工大学;2011年
10 孙鑫;YAG:Ce的燃烧合成及烧结特性[D];大连工业大学;2011年
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