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在火电厂脱硫方法中,石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术在世界上占主导地位,是目前最成熟、应用最广的脱硫技术。然而由于此方法中石灰石、石膏浆液浓度大,且浆液具有腐蚀性,脱硫管道和循环泵面临着严重的腐蚀破坏和浆液冲蚀的问题。通过材料复合技术,将耐腐蚀、耐冲蚀以及高强度的不同材料高效有机的结合为一体是解决传统单一材料耐腐蚀和耐冲蚀性能不能兼顾的问题的有效手段。 本论文以环氧树脂为基体材料,SiC泡沫陶瓷为增强体,采用真空吸注、模压固化的工艺成功制备了SiC泡沫陶瓷/树脂(SiCfoam/EP)双连续相复合材料。在SiC泡沫筋表面制成多孔过渡层的处理方法有效改善了复合材料的界面结构,制备出界面结合好、强度高的复合材料。 SiC泡沫陶瓷的三维网状结构使复合材料具有独特的物理性能和力学性能。随着SiC体积分数的增加,复合材料的热膨胀系数逐渐减小,导热系数逐渐增加;温度越高,复合材料的热膨胀系数越大,导热系数越小。与橡胶材料相比,复合材料拥有更低的热膨胀系数和更高的导热系数。SiC结构参数(体积分数、孔径尺寸等)对SiC泡沫陶瓷和SiCfoam/EP复合材料力学性能的影响显著。随着体积分数的增大,SiC泡沫陶瓷和复合材料的力学性能都随之提高,且压缩失效应变也随之呈现增加的趋势。随着孔径的减小,SiC泡沫陶瓷和复合材料的力学性能呈上升的趋势,且变形能力随之增大。 采用旋转圆盘仪对复合材料的冲蚀性能做出测试和表征,并探讨了复合材料的磨损模型。与环氧树脂、管道钢、橡胶和SiC颗粒增强树脂基复合材料(SiCp/EP)相比,SiCfoam/EP复合材料具有更高的耐冲蚀性。复合材料的冲蚀率和磨损角(α)都随着流速和含沙量的增大而增大。冲蚀率与流速呈三次方变化关系(E∝ V3),与含沙量呈直线变化关系(E∝C);磨损角与流速和含沙量都呈近似线性的变化关系(α∝V、α∝C)。与含沙量相比,流速对复合材料的冲蚀性能的影响发挥更显著的作用。随着SiC体积分数的增加,复合材料的冲蚀率和磨损角都降低。三种孔径的复合材料中,中孔径复合材料的磨损最严重,大孔径复合材料的耐冲蚀性最好。与“倒数平均模型”(IROM)相比,“线性平均模型”(LROM)更适用于SiCfoam/EP复合材料。采用改进的“线性平均模型”(LROM)预测的冲蚀率值更接近实验测试值。通过对复合材料表面近壁区域流场的模拟,研究了复合材料表面的流场特点。在复合材料磨损到一定程度后,近壁面的流场发生显著的变化,形成了明显的漩涡结构,造成流场回旋,抑制了环氧树脂的进一步磨损。 采用与SiCfoam/EP复合材料类似的制备工艺成功制备了SiC泡沫陶瓷/SiC颗粒/树脂混杂复合材料。混杂复合材料的力学性能明显高于SiCfoam/EP复合材料,而且SiCfoam/SiCp/EP混杂复合材料的冲蚀率低于SiCfoam/EP复合材料。随着SiC颗粒尺寸的减小,混杂复合材料的力学性能升高,但耐冲蚀性下降。