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第1章 绪论1

1.1 喷嘴的作用和应用1

1.2 陶瓷喷嘴的国内外研究状况4

1.3　喷嘴的冲蚀磨损研究现状5

1.3.1　冲蚀磨损的定义5

1.3.2　冲蚀磨损的种类6

1.3.3　冲蚀磨损研究简史7

1.3.4　陶瓷材料冲蚀磨损机理7

1.3.5　陶瓷喷嘴冲蚀磨损的研究8

第2章　喷嘴材料与结构10

2.1　常用喷嘴材料10

2.1.1　金属喷嘴10

2.1.2　硬质合金喷嘴11

2.1.3　陶瓷喷嘴12

2.2　常用喷嘴结构13

2.2.1　圆柱形直孔喷嘴结构14

2.2.2　锥口喷嘴结构14

2.2.3　文丘里喷嘴结构15

2.2.4　特种喷嘴结构15

2.2.5　组合式喷嘴结构15

2.3　水煤浆喷嘴结构17

第3章　陶瓷喷嘴的制备及其力学性能和微观结构22

3.1　陶瓷喷嘴的制备22

3.1.1　原材料的处理22

3.1.2　陶瓷喷嘴热压模具的设计23

3.1.3　陶瓷喷嘴材料的烧结工艺24

3.1.4　陶瓷喷嘴材料性能测试27

3.2　碳化硼基陶瓷喷嘴材料的力学性能和微观结构29

3.2.1 B4C的晶体结构与性能29

3.2.2 B4C/(W,Ti)C陶瓷喷嘴材料的力学性能30

3.2.3 B4C/(W,Ti)C陶瓷喷嘴材料的微观结构33

3.2.4　B4C/TiC/Mo陶瓷喷嘴材料力学性能35

3.2.5 B4C/TiC/Mo陶瓷材料的微观结构37

3.3 碳化硅基陶瓷喷嘴材料的力学性能和微观结构40

3.3.1 SiC的晶体结构与性能40

3.3.2 SiC/(W,Ti)C陶瓷喷嘴材料的力学性能41

3.3.3 SiC/(W,Ti)C陶瓷喷嘴材料的微观结构43

3.4 小结47

第4章 陶瓷喷嘴的冲蚀磨损特性48

4.1 冲蚀磨损试验工作原理48

4.2 冲蚀磨损试验装置49

4.3 冲蚀磨损试验用磨料51

4.4 陶瓷喷嘴冲蚀磨损的宏观特征52

4.4.1 试验条件52

4.4.2 陶瓷喷嘴冲蚀磨损的测定53

4.4.3 B4C/(W,Ti)C陶瓷喷嘴的冲蚀磨损宏观特征54

4.4.4 Al2O3/(W,Ti)C陶瓷喷嘴的冲蚀磨损宏观特征56

4.4.5 硬质合金喷嘴的冲蚀磨损宏观特征57

4.4.6 金属喷嘴的冲蚀磨损宏观特征58

4.5 陶瓷喷嘴质量损失分析60

4.6 陶瓷喷嘴体积冲蚀磨损率对比63

4.7 陶瓷喷嘴冲蚀磨损的影响因素64

4.7.1 磨料硬度对喷嘴冲蚀磨损率的影响64

4.7.2 磨料硬度与喷嘴硬度比（Hp/Ht）对喷嘴冲蚀磨损率的影响69

4.7.3 磨料颗粒形状及粒度对喷嘴冲蚀磨损率的影响70

4.8 小结73

第5章 陶瓷喷嘴冲蚀过程应力分析及其冲蚀磨损机理75

5.1 冲蚀过程中磨料颗粒对喷嘴内壁的碰撞分析75

5.2 陶瓷喷嘴冲蚀过程中应力的有限元分析77

5.2.1 有限元建模77

5.2.2 B4C/(W,Ti)C陶瓷喷嘴冲蚀过程中的应力分析77

5.2.3 不同材料陶瓷喷嘴的应力对比83

5.2.4 不同材料陶瓷喷嘴的最佳入口锥角84

5.3 陶瓷喷嘴的冲蚀磨损机理85

5.3.1 脆性材料冲蚀理论85

5.3.2 陶瓷喷嘴冲蚀磨损模型的建立87

5.3.3 陶瓷喷嘴的冲蚀磨损机理93

5.4 小结96

第6章 梯度功能陶瓷喷嘴及其冲蚀磨损98

6.1 梯度功能陶瓷喷嘴设计模型98

6.1.1 梯度陶瓷喷嘴设计思想98

6.1.2 梯度陶瓷喷嘴物理模型99

6.1.3 梯度陶瓷喷嘴组成分布模型101

6.1.4 梯度陶瓷喷嘴物性参数模型102

6.2 梯度功能陶瓷喷嘴材料的设计103

6.2.1 梯度陶瓷喷嘴材料体系设计103

6.2.2 梯度功能陶瓷喷嘴残余应力分析模型的建立106

6.2.3 组成分布与梯度陶瓷喷嘴残余应力的关系107

6.2.4 梯度层厚与梯度陶瓷喷嘴残余应力的关系114

6.2.5 梯度层组分差与梯度陶瓷喷嘴残余应力的关系116

6.2.6 烧结温度与梯度陶瓷喷嘴残余应力的关系116

6.3 梯度功能陶瓷喷嘴材料的制备、物理力学性能及显微结构118

6.3.1 梯度陶瓷喷嘴材料的制备118

6.3.2 SiC/(W,Ti)C梯度陶瓷喷嘴材料的研制及物理力学性能120

6.3.3 梯度陶瓷喷嘴材料的显微结构125

6.4 梯度功能陶瓷喷嘴冲蚀磨损机理128

6.4.1 试验条件129

6.4.2 梯度与非梯度陶瓷喷嘴的质量损失129

6.4.3 梯度与非梯度陶瓷喷嘴的内径变化130

6.4.4 梯度与非梯度陶瓷喷嘴的内孔轮廓变化132

6.4.5 梯度与非梯度陶瓷喷嘴的体积冲蚀磨损率134

6.4.6 梯度陶瓷喷嘴冲蚀磨损机理135

6.5 小结145

第7章 陶瓷水煤浆喷嘴及其冲蚀磨损147

7.1 水煤浆喷嘴应满足的要求147

7.2 组合式陶瓷水煤浆喷嘴的结构设计148

7.2.1 现有水煤浆喷嘴存在的问题148

7.2.2 组合式陶瓷水煤浆喷嘴的设计思路149

7.2.3 组合式陶瓷水煤浆喷嘴的特点152

7.3 陶瓷水煤浆喷嘴冲蚀磨损的试验方法153

7.3.1 试验装置153

7.3.2 试验条件和检测方法154

7.4 陶瓷水煤浆喷嘴的冲蚀磨损特性156

7.4.1 陶瓷水煤浆喷嘴的磨损失重156

7.4.2 陶瓷水煤浆喷嘴冲蚀磨损影响因素的研究156

7.4.3 陶瓷水煤浆喷嘴的使用寿命167

7.4.4 陶瓷水煤浆喷嘴的综合效果168

7.5 陶瓷水煤浆喷嘴温度场和热应力的分析169

7.5.1 陶瓷水煤浆喷嘴温度场和热应力的有限元分析建模169

7.5.2 有限元分析的边界条件170

7.5.3 陶瓷水煤浆喷嘴温度场分析176

7.5.4 陶瓷水煤浆喷嘴热应力分析180

7.5.5 出口带锥角的CNW-1陶瓷水煤浆喷嘴的温度场和热应力184

7.6 陶瓷水煤浆喷嘴冲蚀磨损机理的研究187

7.6.1 陶瓷水煤浆喷嘴冲蚀磨损的宏观特征187

7.6.2 水煤浆喷嘴热冲击损坏的理论分析190

7.6.3 陶瓷水煤浆喷嘴冲蚀磨损机理192

7.6.4 提高陶瓷水煤浆喷嘴抗热冲击性能的措施198

7.7 小结200

参考文献202

附录 作者发表的主要相关文献208