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作者：徐博文;潘丽萍;梁雄;王宇;李亚伟;戴亚洁;ALBERTO Ortona;RYU Sungsoo;
单位：耐火材料与冶金国家重点实验室,国家高温材料与炉衬技术省级联合工程研究中心,钢铁工业耐火材料新技术教育部国际合作联合实验室,武汉科技大学;低碳燃烧与动力研究中心,武汉理工大学;国家能源氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室,佛山仙湖实验室;创新技术系(DTI),瑞士南部应用科学与艺术大学;韩国陶瓷工程技术研究所工程材料中心;
摘要：针对传统陶瓷浆料复制聚氨酯泡沫工艺中存在的孔隙率难以精确控制和孔结构均匀性不足的问题,本工作引入一种基于规则六面体胞体结构的双斜方体设计方法,用于制备高性能多孔介质燃烧器用多孔陶瓷部件。通过精细调控一系列设计参数,如胞元体边长、孔筋直径以及阵列层数,探讨了这些参数对多孔陶瓷材料强度和燃烧特性的影响机制。结果表明,在低孔隙率(<90%)区域,通过增加孔筋直径降低孔隙率的方法,对多孔陶瓷材料强度和燃烧特性的影响更明显。在高孔隙率(≥90%)区域,通过减小胞元体边长和增加阵列层数降低孔隙率,其对多孔陶瓷材料的燃烧特性影响更为显著,当孔隙率降低3%时,燃烧时最高表面温度均降低50.0℃左右;发现孔筋直径降低孔隙率对多孔陶瓷材料的强度影响更为显著,当孔隙率降低约8%时,其耐压强度均可以提升1倍左右,在该区域,通过适当增加多孔陶瓷材料的孔筋直径(从1.4 mm增加到2.0 mm),可以使其耐压强度提升到0.60 MPa,而燃烧时最高表面温度仅降低12.7℃,CO排放仅增加11.26 mg/m~3从而达到强度和燃烧特性的协同作用。
关键词：孔隙率;胞体结构;强度;燃烧特性;双斜方体
基金资助：国家自然科学基金(U22A20127,52304356,52472303); 湖北省重点研发计划(2023BCB100)
