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磨料喷射喷嘴的应力分析及FGM模型设计

刘莉莉  邓建新  丁明伟  
【摘要】:分析表明磨料喷射加工中喷嘴承受的应力在喷嘴入口最大、出口次之、中间区域相对较小。试验显示喷嘴的冲蚀磨损在喷嘴入口最严重、出口次之、中间区域相对较小。试验结果与应力分析结果一致,得出磨料喷射加工中喷嘴入口、出口处承受的高拉应力是造成其冲蚀磨损严重的主要原因的结论。针对提高均质陶瓷材料喷嘴抗冲蚀磨损能力的力度有限,提出运用梯度功能材料(Function gradient material,FGM)理论于喷嘴材料的设计和制造中,研发新型非均质的陶瓷喷嘴材料,将梯度功能陶瓷喷嘴制备中产生的残余压应力引入喷嘴入口、出口,使其减缓磨料喷射加工中喷嘴承受的拉应力,以提高喷嘴抗冲蚀磨损能力。结合喷嘴的冲蚀磨损特点、结构特点及陶瓷喷嘴材料制备工艺性等,建立了梯度陶瓷喷嘴物理模型和成分分布模型。根据本模型设计结果,研制出梯度 SiC/(W,Ti)C陶瓷喷嘴。结果表明,相同条件下制各的梯度SiC/(W,Ti)C陶瓷喷嘴的抗冲蚀磨损能力高于非梯度 SiC/(W,Ti)C陶瓷喷嘴。

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