《新型微波陶瓷燒結的SR-CT技術實時觀測與數值模擬》是依託中國科學技術大學，由許峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型微波陶瓷燒結的SR-CT技術實時觀測與數值模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：許峰
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
陶瓷材料由於其優異的性能在能源、航天、航空等領域有著重要的套用，然而其性能卻在很大程度上受制於其製備過程（燒結過程）。本項目結合新型微波燒結技術和同步輻射CT技術，對陶瓷燒結過程進行實時和無損的研究，由實驗結果定量計算晶粒大小、孔隙率、晶界尺寸等燒結參數，分析燒結過程中的晶粒生長指數等燒結動力學參數演化特徵和物質傳輸機制，此基礎上利用Monte Carlo、相場動力學等方法對陶瓷燒結過程進行數值模擬，結合SR-CT實驗數據對數值模型進行評價和改進，從而給出最符合實際的燒結模型。本項目對發展極端條件下的材料無損檢測技術、完善燒結理論和探索新的燒結技術具有重要的科學意義，同時對利用數值模擬技術預測和提高陶瓷性能、最佳化燒結工藝、降低生產能耗等具有重要實用價值。
結題摘要
本項目按照各年度計畫執行，基本完成了《項目任務計畫書》中的各項研究內容：（1）、設計並研製了SR-CT微波燒結專用實驗裝置，目前未見同類設備。該設備微波輸出功率0~3KW連續可調，最高溫度達1700℃，可實現亞微米空間解析度（0.37um）的SR-CT微波燒結實驗。（2）、首次實現了陶瓷微波燒結的SR-CT線上實驗，利用實驗結果分析了微波燒結微觀動力學特徵及金屬和非金屬材料微波燒結機制的異同，探討了第二相加入對燒結過程和陶瓷性能的影響，為進一步利用數值模擬等方法研究燒結機制提供實驗數據支持。（3）、完善了Monte Carlo算法，採用了守恆動態算法，實現了燒結過程中的晶粒生長、緻密化等典型燒結現象的二維數值模擬；通過引入不均勻溫度場來實現微波電磁場在燒結中獨特的加熱機制，同時通過引入剛體運動從力學分析角度進一步完善相場模型，從而實現了燒結過程的三維相場模擬；並結合燒結理論分析了各模擬特徵參數對模擬結果的影響。（4）、將SR-CT實驗結果和數值模型進行有效結合，首次實現了基於SR-CT實驗的Monte Carlo二維和相場動力學三維燒結過程數值模擬，目前尚未見到類似的研究報導。並在原計畫的基礎上，對SR-CT技術進行了進一步的研究：通過改進濾波反投影算法和提出新型疊代重建算法有效改善了重建圖像質量； 實現了基於小波變換和希爾伯特變換的SR-CT局部重建，確保了實驗的順利實施；自行編寫並開發了基於GPU並行計算的SR-CT重建軟體，將計算時間壓縮為原來的三十分之一。
