Введение..................................................................................................................... 6
ГЛАВА 1. КЕРАМИКА. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА. ........................... 8
1.1. Сведения о керамических материалах .................................................... 8
1.2. Теплофизические свойства технической керамики............................... 9
1.3. Процессы производства керамических изделий .................................. 12
Вывод по первой главе ........................................................................................... 15
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ТЕРМООБРАБОТКИ КЕРАМИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ................................... 15
2.1. Использование программного пакета Comsol Multiphysics для
моделирования задач нестационарной теплопроводности........................... 15
2.2. Верификация программных расчетов..................................................... 16
Вывод по второй главе............................................................................................ 20
Глава 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ ИСХОДНОЙ КЕРАМИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ.............Ошибка!
Закладка не определена.
3.1. Выбор реального объекта................Ошибка! Закладка не определена.
3.2. Моделирование с анализом результатов ..............Ошибка! Закладка не
определена.
3.3. Формулирование основных результатов исследования ............Ошибка!
Закладка не определена.
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ....................................................................................... 22
4.1. Календарный план-график выполнения НИР......................................... 22
4.2. Бюджетный план экспериментального исследования ........................... 24
4.3. Сравнительная оценка программных продуктов.................................... 26
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ..Ошибка! Закладка не определена.
5.1 Анализ проявления вредных факторов среды ......Ошибка! Закладка не
определена.
5.2. Анализ проявления опасных факторов среды...Ошибка! Закладка не
определена.
5.3. Охрана окружающей среды..........Ошибка! Закладка не определена.
5.4. Защита в чрезвычайных ситуациях ....................Ошибка! Закладка не
определена.6
5.5. Законодательное регулирование организационных работ......Ошибка!
Закладка не определена.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................Ошибка! Закладка не определена.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ..........Ошибка! Закладка не
определена.
Купить

Объектом исследования является процесс термообработки исходного
материала
Цель работы – исследование режимов нагрева керамической заготовки с
целью выявления максимальных градиентов температур, ведущих к
образованию трещин в изделии.
В результате исследования разработаны режимы нагрева керамической
заготовки, были получены распределения температур и температурных
градиентов по поверхности заготовки.
Основные технологические характеристики: программные реализации
моделирования процесса теплопроводности в геометрии сложной формы,
выполненные в программном пакете Comsol Multiphysics.
Область применения: модифицирование процесса изготовления
технической керамики при спекании в режиме, с наименее вероятным
появлением трещин в заготовке.
Экономическая значимость работы заключается модификации процесса
производства керамических изделий путем внедрения численного
моделирования для исследования теплофизических процессов. Это позволит
сократить ресурсы на экспериментальное исследование процессов спекания.

ВВЕДЕНИЕ
В результате интенсификация рабочих процессов отраслей
промышленности (радиоэлектроники, атомной, авиационной, ракетной техник
и других) к конструкционным материалам предъявляются требования,
связанные с повышением их эксплуатационных свойств. Возникают задачи в
создании новых конструкционных материалов повышенной механической
прочности, огнеупорности, термической устойчивости и других свойств. К
примеру, в авиационных газотурбинных двигателях значительно повышаются
требования по теплостойкости, надежности и сроку службы основных
конструкционных элементов двигателя. Эти элементы подвергаются большим
тепловым нагрузкам, работая при больших переменных силовых нагрузках в
окислительной среде. [1] На смену традиционным материалам, применяемыми
в промышленности, приходит техническая керамика. Этот материал обладает
высокой коррозийной устойчивостью, термостойкостью, механической
прочностью. [2]. Из всего разнообразия керамических изделий можно
выделить керамику из оксида алюминия за счет того, что является одним из
перспективных керамических материалов в результате своей простой
доступности с одной стороны и сочетания необходимых конструкционных,
механических и других свойств [3-5]. Перспектива развития керамики состоит
в том, что из-за многообразия своих свойств, сравнивая с другими
конструкционными материалами, обладает также доступностью сырья, низкой
энергоемкостью изготовления, долговечностью конструкций, особенно при
работе в агрессивных средах. К тому же производство технической керамики,
не загрязняет окружающую среду так, как, например, металлургия. Еще7
немаловажной перспективой таких материалов является их биологическая
совместимость, чем у металлов или полимеров, что позволяет использование
керамики в медицине, как для имплантации искусственных органов, так и в
качестве конструкционных материалов в биотехнологии и генной инженерии
[6,7]
Актуальность работы
В настоящее время активно изучают различные типы керамики, ее
свойства, изменение ее структуры и размер частиц в зависимости от состава
порошков и процесса спекания [5-8]. Особенное внимание уделяют
исследованиям в области физико-механических свойств керамики [9-11].
Применение традиционных методов спекания не всегда позволяет
добиться необходимых результатов для получения качественных
керамических изделий из-за медленного и неравномерного нагрева деталей,
поэтому используют метод спекания порошков с использованием
электроимпульсных плазменных установок или вакуумное спекание [12-16].
При этом необходимо обеспечить такой температурной режим, который
позволил бы предотвратить возможные возникновения трещин в заготовке.
Применение численного исследования позволит модифицировать процесс
производства керамики и сократить затраты при проведении
экспериментальных методов керамики.
Цель работы исследование режимов нагрева керамической заготовки с
целью выявления максимальных градиентов температур, ведущих к
образованию трещин в изделии.
Задачи исследования:
1. Проведение обзора литературы и научных публикаций по
направлению исследования физических процессов в керамических заготовках.
2. Формулирование математической модели и выбор метода ее
численной реализации.8
3. Создание верификация программы
4. Проведение численного моделирования.
Объект исследования- процесс термообработки исходного материала.
Предмет исследования- моделирование термообработки керамической
заготовки для определения температурного режима нагрева.
Купить