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电磁感应加热装置中磁-热-流耦合特性分析
1
作者 巫颖龙 王继强 +2 位作者 王家瑞 翟德伟 王斯民 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1-6,共6页
采用磁热流多元物理场耦合仿真的方法,研究感应加热系统中的不同线圈结构、激励条件下壁面欧姆损失、温度特征值、磁场强度等多物理场相关的特征值,由结果可知:线圈结构以及激励条件会对磁场及温度场产生不同程度的影响,壁面的欧姆损失... 采用磁热流多元物理场耦合仿真的方法,研究感应加热系统中的不同线圈结构、激励条件下壁面欧姆损失、温度特征值、磁场强度等多物理场相关的特征值,由结果可知:线圈结构以及激励条件会对磁场及温度场产生不同程度的影响,壁面的欧姆损失与电流幅值、电流频率、线圈匝数呈正相关,与线圈与管道中心的距离呈负相关;随着电流幅值从100 A升高至180 A,壁面加热功率从167 W提升至3223 W,出口平均温度从20.5℃提升至28.6℃;管壁内的电流密度以及磁通密度会随着线圈内电流频率的增加而更加集中于管壁薄层内;随着线圈频率从0.05 kHz提升至20 kHz,不锈钢表层内的最大电流密度将从1.29×10^(6)A/m^(2)升高至1.25×10^(8)A/m^(2);当电流频率为0.05 kHz时,最大磁通密度为0.5 T;当电流频率为20 kHz时,最大磁通密度为4.8 T。 展开更多
关键词 感应加热 多元耦合场 欧姆损失 电磁线圈 激励条件
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多元耦合场CVI法快速致密化炭/炭复合材料研究 被引量：4
2
作者 张明瑜 黄启忠 +3 位作者 谢志勇 苏哲安 尹彩流 黄伯云 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1623-1626,共4页
以液化石油气为碳源气体，采用多元耦合场CVI工艺方法快速制备了炭／炭复合材料。在自制冷壁CVI炉中，使用普通炭毡作为炭纤维预制体，设置特殊的导电发热层，沉积温度为650～1050℃，系统的气氛压力为0．1～30kPa，流量为0．1～0．5m^3... 以液化石油气为碳源气体，采用多元耦合场CVI工艺方法快速制备了炭／炭复合材料。在自制冷壁CVI炉中，使用普通炭毡作为炭纤维预制体，设置特殊的导电发热层，沉积温度为650～1050℃，系统的气氛压力为0．1～30kPa，流量为0．1～0．5m^3／h，沉积时间12h的条件下可将预制体一次性快速增密至1．75g／cm^3。XRD分析表明：该材料经过2300℃，2h高温石墨化处理，其石墨化度（g）可达到61．3％，晶粒尺寸达到16．1nm。PLM分析表明所得材料偏光形貌表现为光滑层（SL）结构，SEM形貌照片测算可知热解炭沉积速率在6．6μm／h以上。分析了炭／炭致密化的过程和热解炭的沉积机理，说明多元耦合场加速了热解炭的沉积，缩短了致密化时间，降低了成本。 展开更多
关键词 炭/炭复合材料 多元耦合场CVI 快速致密化 沉积机理
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多元耦合场CVI法炭/炭复合材料制备及结构分析 被引量：4
3
作者 张明瑜 黄启忠 +2 位作者 苏哲安 谢志勇 朱建军 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1373-1377,共5页
为了降低成本,以液化石油气作碳源气体,炭毡作增强体,利用多元耦合场CVI方法快速制备了炭/炭复合材料．研究表明,炭纤维预制体在650℃较低温度条件下沉积15h,密度达到了1．71g·cm^(-3)；采用偏光显微镜研究了热解炭的显微结构．结... 为了降低成本,以液化石油气作碳源气体,炭毡作增强体,利用多元耦合场CVI方法快速制备了炭/炭复合材料．研究表明,炭纤维预制体在650℃较低温度条件下沉积15h,密度达到了1．71g·cm^(-3)；采用偏光显微镜研究了热解炭的显微结构．结果表明,在同一试样中存在粗糙层、光滑层和带状结构的热解炭,并且材料密度均匀性较好．同时分析了致密化的工艺过程并讨论了热解炭沉积机理． 展开更多
关键词 炭/炭复合材料 多元耦合场CVI 快速致密化 密度均匀性
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湿式C/C制动材料的摩擦特性及其数值模拟 被引量：2
4
作者 张明瑜 黄启忠 +2 位作者 朱建军 王秀飞 杨鑫 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期195-199,共5页
利用多元耦合场CVI工艺将炭毡增密至1.58 g/cm3,再进行树脂浸渍/炭化增密至1.85 g/cm3制备C/C复合材料。测试由其制成的摩擦实验环的湿式摩擦磨损性能,并利用软件建立的有限元模型对2 500 r/min及1.5 MPa时摩擦实验环的温度场分布进行... 利用多元耦合场CVI工艺将炭毡增密至1.58 g/cm3,再进行树脂浸渍/炭化增密至1.85 g/cm3制备C/C复合材料。测试由其制成的摩擦实验环的湿式摩擦磨损性能,并利用软件建立的有限元模型对2 500 r/min及1.5 MPa时摩擦实验环的温度场分布进行模拟。结果表明：该湿式摩擦材料的摩擦因数在0.07-0.13间波动,当初始转速恒定时,摩擦因数随刹车压力的增大而减小;当刹车压力恒定时,摩擦因数先增大后减小。建立了C/C复合材料湿式制动过程模型,通过模拟获得了制动盘的各个部位温度场在本模拟研究中呈岛形分布,最高温度出现在0.875 s,这为制动材料的设计提供了参考。 展开更多
关键词 多元耦合场CVI C/C复合材料 摩擦磨损 数值模拟
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多元耦合场CVI法制备C/C的工艺与结构研究
5
作者 张明瑜 黄启忠 +3 位作者 谢志勇 苏哲安 王秀飞 黄伯云 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期35-38,共4页
以丙烯气作为炭源气体,普通炭毡作为增强体,采用多元耦合场CVI方法快速制备了炭/炭复合材料。为了在炭/炭复合材料制备的实验条件和材料质量之间建立相应的关系,设计了一组实验。通过使用偏光显微分析、XRD测定、Raman微区分析等手段对... 以丙烯气作为炭源气体,普通炭毡作为增强体,采用多元耦合场CVI方法快速制备了炭/炭复合材料。为了在炭/炭复合材料制备的实验条件和材料质量之间建立相应的关系,设计了一组实验。通过使用偏光显微分析、XRD测定、Raman微区分析等手段对结果进行了表征。结果表明:在650℃,12kPa实验条件下可以得到密度较高、均匀性较好,并具有较好结构的炭/炭复合材料,这说明较低的温度和较高的压力适合实验需要。对样品中出现的巨大再生锥结构进行了简要的分析。实验中出现了一种新形貌的热解炭,其具有最高的可石墨化性能。这种雨点状偏光结构热解炭被命名为点状热解炭,其形成机理可以认为是电磁场吸附和不完全固化粘液层的脱氢炭化。 展开更多
关键词 炭/炭复合材料 多元耦合场CVI 密度和石墨化度 微观结构
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碳源对CVI炭/炭复合材料致密和结构的影响 被引量：4
6
作者 谢志勇 黄启忠 +3 位作者 苏哲安 张福勤 高莹 黄伯云 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期171-177,共7页
采用自行设计的化学气相渗(CVI)炉以炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,进而达到坯体的快速增密。研究了沉积温度为800℃～1000℃,系统压... 采用自行设计的化学气相渗(CVI)炉以炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,进而达到坯体的快速增密。研究了沉积温度为800℃～1000℃,系统压力0.1kPa～15.0kPa条件下,分别使用石油液化气和丙烯作碳源时对增密速度和沉积热解炭结构的影响;借助偏光显微镜考察了沉积炭的组织结构;用X射线衍射表征了C/C复合材料的石墨化度和微晶尺寸。研究表明:初始密度为0.2g/cm3,尺寸为260mm×60mm×20mm的炭毡坯体沉积20h,经过工艺优化,石油液化气可使坯体增密到1.7g/cm3以上,丙烯可使坯体增密到1.6g/cm3以上;两种碳源沉积所获材料的晶体有序度均随沉积温度的升高和系统压力的降低而升高,其中石油液化气在较高温度(990℃)、较低压力(0.1kPa)下能沉积出织构更高的结构一致的粗糙层结构热解炭;说明不同活化能的复合碳源气体可以发挥与其他物理场梯度的协同耦合作用,有利于提高沉积速度和热解炭的织构。 展开更多
关键词 多元耦合物理场 化学气相渗 炭/炭复合材料 组织结构 快速增密 碳源气体
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耦合物理场CVI快速增密C/C复合材料及动力学探讨 被引量：7
7
作者 谢志勇 黄启忠 +3 位作者 苏哲安 张明瑜 梁锦华 黄伯云 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期47-52,共6页
采用多元耦合物理场CVI工艺,用炭毡作为增强体,在增强体中设计导电层,产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的CVI炉中增密C/C复合材料,对温度、系统压力和气体流量等工艺进行了优化;采用偏光显微镜研究了热解炭的显微结构;用X射线衍射研... 采用多元耦合物理场CVI工艺,用炭毡作为增强体,在增强体中设计导电层,产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的CVI炉中增密C/C复合材料,对温度、系统压力和气体流量等工艺进行了优化;采用偏光显微镜研究了热解炭的显微结构;用X射线衍射研究了材料的石墨化度;探讨了本工艺中的有内热源和无内热源的二元传热机制,多元耦合物理场的有机耦合对“消耗传质”的抑制作用,以及电磁场对沉积的影响和3种典型的生长模型。研究表明,多元耦合物理场CVI增密速度快,初始密度为0.2g/cm3,尺寸为260mm×60mm×20mm的增强体,在920℃、4kPa条件下沉积20h,试样可增密到1.71g/cm3;可获得粗糙层结构(RL)、光滑层结构(SL)、带状结构(Bandedstructure)等热解炭的结构,在960℃、0.1kPa条件下可获得较高织构的粗糙层结构。 展开更多
关键词 多元耦合物理场CVI C/C复合材料 快速致密 传质传热 沉积模型
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毡体密度对C/C复合材料增密和结构的影响 被引量：5
8
作者 谢志勇 黄启忠 +4 位作者 苏哲安 张福勤 张明瑜 梁锦华 黄伯云 《湖南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2005年第2期41-44,共4页
用液化石油气作碳源、针刺炭毡作增强体,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备炭/炭(C/C)复合材料,在毡体内部设置石墨纸作发热体,并研究了一次性沉积15h后,毡体密度对增密速度和材料结构的影响.采用偏光显微镜研究了沉积炭的显微结构... 用液化石油气作碳源、针刺炭毡作增强体,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备炭/炭(C/C)复合材料,在毡体内部设置石墨纸作发热体,并研究了一次性沉积15h后,毡体密度对增密速度和材料结构的影响.采用偏光显微镜研究了沉积炭的显微结构,用XRD均峰位法研究了材料的石墨化度,并用排水法测量材料的表观密度.研究表明,CVI工艺增密速度随毡体密度的增加呈下降趋势,而较高的毡体密度有利于获得较高石墨化度的高织构的粗糙层结构(RL)热解炭.图4,参15. 展开更多
关键词 多元耦合物理场CVI 炭/炭复合材料 毡体密度 增密 结构
原文传递
CVI炭/炭复合材料微观结构和生长模型 被引量：4
9
作者 谢志勇 黄启忠 +1 位作者 梁逸曾 黄伯云 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1096-1100,共5页
采用自行设计的多元耦合物理场CVI炉增密炭/炭(C/C)复合材料,用炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,实现坯体的快速增密。采用偏光显微镜... 采用自行设计的多元耦合物理场CVI炉增密炭/炭(C/C)复合材料,用炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,实现坯体的快速增密。采用偏光显微镜研究沉积热解炭的组织结构;用X射线衍射仪研究C/C复合材料的石墨化度和微晶尺寸;用扫描电镜观察材料断口和热解炭沉积表面的形貌;并对CVI热解炭的生长方式进行研究。研究表明:获得SL、RL和带状等多种热解炭结构;不同的结构具有不同的形貌特征,其中SL的断口平整,RL的断口呈沟槽构造;并提出前者为小分子平滑生长模型、后者为大分子锥状生长模型。 展开更多
关键词 多元耦合物理场CVI 炭/炭复合材料 微观结构 生长模型
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