《BNNT/Si3N4陶瓷渦輪轉子反棘輪行為與結構演化損傷機制研究》是依託濟南大學，由王守仁擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：BNNT/Si3N4陶瓷渦輪轉子反棘輪行為與結構演化損傷機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王守仁
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氮化矽陶瓷渦輪轉子可靠性問題是制約廢氣渦輪增壓器發展的主要瓶頸。課題利用動態試驗觀察與靜態裂紋擴展阻力和抗熱震性測量相結合的手段，擬定預製裂紋擴展量測量和超速超溫實驗方案，對氮化硼納米管(BNNT)增韌補強氮化矽陶瓷渦輪的離心應力、振動應力和熱應力的耦合下微觀結構的演變損傷規律和性能的不可逆循環累積衰減機制展開研究，提出反棘輪行為概念，重點闡述BNNT近場的應力禁止和緩衝對消除裂紋萌生和減少裂紋擴展的反棘輪效應，闡明BNNT的反棘輪行為對消減結構演變損傷和抑制性能累積衰減的作用機制。通過渦輪葉片溫度場和應力場的模擬仿真及數值分析和數理統計與計算，構建動態模擬實驗條件下非穩態脈衝氣流衝擊的渦輪葉片抵禦斷裂和熱力衝擊損傷的循環累積反棘輪本構模型，揭示反棘輪行為對抑制性能衰退、減緩演化損傷的規律，澄清BNNT增韌補強機理，為其在非穩態熱力耦合作用下的可靠性使用提供理論基礎支撐。
結題摘要
氮化矽陶瓷渦輪轉子可靠性問題是制約廢氣渦輪增壓器發展的主要瓶頸。通過熱壓燒結製備出複合陶瓷試樣及渦輪試樣，對試樣進行相關的力學性能測試，發現適量BNNT的添加能有效的細化基體陶瓷的晶粒，增加裂紋擴展的阻力，從而提升複合陶瓷的力學性能，但當其添加量過多時，BNNT容易在基體中團聚而形成缺陷，反而降低了材料的性能。課題利用動態試驗觀察與靜態裂紋擴展阻力和抗熱震性測量相結合的手段，擬定預製裂紋擴展量測量。對氮化硼納米管(BNNT)增韌補強氮化矽陶瓷渦輪的離心應力、振動應力和熱應力的耦合下微觀結構的演變損傷規律和性能的不可逆循環累積衰減機制展開研究，通過數學推理建立了BNNT/Si3N4複合陶瓷抗熱震數學模型的建立和疲勞壽命與裂紋擴展阻力數學模型，利用有限元模擬與仿真、數值分析與計算和實驗驗證，結果分析與歸納規律，修正了數學模型的正確性。重點闡述BNNT近場的應力禁止和緩衝對消除裂紋萌生和減少裂紋擴展的反棘輪效應，闡明BNNT的反棘輪行為對消減結構演變損傷和抑制性能累積衰減的作用機制。通過渦輪葉片溫度場和應力場的模擬仿真及數值分析和數理統計與計算，構建動態模擬實驗條件下非穩態脈衝氣流衝擊的渦輪葉片抵禦斷裂和熱力衝擊損傷的循環累積反棘輪本構模型，揭示反棘輪行為對抑制性能衰退、減緩演化損傷的規律，澄清BNNT增韌補強機理，為其在非穩態熱力耦合作用下的可靠性使用提供理論基礎支撐。
