1、針對純B<,4>C陶瓷材料抗彎強度和斷裂韌性較低、燒結溫度高和難以致密化等問題，本文利用原位熱壓反應燒結工藝研制成功兩種新型B<,4>C基復合陶瓷噴嘴材料，并對其組分設計、力學性能、微觀結構、沖蝕磨損特性和機理等進行了全面系統(tǒng)的研究。 提出了B<,4>C基復合陶瓷噴嘴材料的設計目標和添加相的選擇原則，確定了TiC、Al<,2>O<,3>和Mo作為添加相，得出了添加物TiC在B<,4>C基復合陶瓷噴嘴材料中極限體積含量。探討了原位

2、熱壓反應燒結降低燒結溫度、提高力學性能的機理。結果表明，添加的TiC能夠與B<,4>C基體發(fā)生原位反應，生成TiB<,2>，x射線衍射分析進一步證實了該反應的發(fā)生。 利用原位熱壓反應燒結工藝，研制成功兩種新型B<,4>C基復合陶瓷噴嘴材料，即：B<,4>C/TiB<,2>/Mo(BMT)和B<,4>C/TiB<,2>/Al<,2>O<,3>(BAT)。在BMT復合陶瓷噴嘴材料中B<,4>C、Mo和TiB<,2>能夠穩(wěn)定共存，在B

3、AT。復合陶瓷噴嘴材料中B<,4>C、Al<,2>O<,3>和TiB<,2>能夠穩(wěn)定的共存。BMT復合陶瓷噴嘴材料的最佳力學性能參數(shù)為：抗彎強度為525MPa、硬度為24.34 GPa、斷裂韌性為4.27MPa.m<'1/2>；BAT復合陶瓷噴嘴材料的最佳力學性能參數(shù)為：抗彎強度為420 MPa、硬度為26.27 GPa、斷裂韌性為3.95MPa.m<'1/2>。 研究了添加相TiC含量對BMT和BAT復合陶瓷噴嘴材料力學性能的

4、影響，得出TiC最佳含量為10wt.﹪。探討了燒結溫度和保溫時間對BMT和BAT復合陶瓷噴嘴材料力學性能的影響，得到了BMT和BAT復合陶瓷噴嘴材料的最佳燒結工藝參數(shù)，即：燒結溫度為1950℃、保溫時間為60 min，壓力35 MPa。 研究了BMI和BAT復合陶瓷噴嘴的沖蝕特性，在BMT復合陶瓷噴嘴中，BMT21復合陶瓷噴嘴抗沖蝕性能最佳，體積沖蝕磨損率為0.81×10<'-3>mm<'3>/g：BMT13復合陶瓷噴嘴抗沖蝕性

5、能最差，體積沖蝕磨損率為2.12×10<'-3>mm<'3>/g。BMT復合陶瓷噴嘴體積沖蝕磨損率從小到大的順序為：BMT21mm<'3>/g；BATl2復合陶瓷噴嘴抗沖蝕磨損性能最差，體積沖蝕磨損率為1．1×10弓mm<'3>/g。BAT

6、復合陶瓷噴嘴體積沖蝕磨損率從小到大的順序為：BAT21O<,3>磨料造成的沖蝕磨損

7、遠遠低于SiC磨料。 利用Fluent軟件，對磨料在不同入口角度的噴嘴內(nèi)速度分布進行了仿真。磨料在噴嘴內(nèi)是一個加速運動，在噴嘴出口處的速度隨噴嘴入口角度變化而變化。當噴嘴入口角度為150時，磨料在出口處的速度達到最大利用．Abaqus軟件，對B<,4>C基復合陶瓷噴嘴的重量損失隨磨料的速度和沖蝕角度的變化進行了仿真。噴嘴的重量損失隨磨料的速度和沖蝕角度的增加而增加。在沖蝕角度為900時，B<,4>C基復合陶瓷噴嘴的重量損失達到最

8、大。沖蝕應力隨沖蝕速度和沖蝕角度的增加而增加，這導致了重量損失隨沖蝕速度和沖蝕角度的增加而增加。 BMT和BAT復合陶瓷噴嘴入口、出口、中間處的沖蝕磨損機制存在差異。BMT復合陶瓷噴嘴入口處沖蝕磨損機制主要為脆性斷裂，出口處的磨損機制為疲勞斷裂，中間處的機制為微切削。BAT復合陶瓷噴嘴入口處沖蝕磨損機制主要為疲勞斷裂，中間處和出口處的磨損機制為微切削和微拋光。 BAT復合陶瓷噴嘴比BMT復合陶瓷噴嘴具備更高的抗沖蝕性能，