1. 本选题研究的目的及意义
随着发动机技术的不断发展，对发动机功率和效率的要求越来越高。
发动机功率的提升以及排放法规的日益严苛，使得发动机燃烧室温度和压力不断提高，导致活塞等关键部件承受的热负荷也随之增加。
活塞作为发动机内部的核心部件之一，其工作环境极其恶劣，不仅要承受高温高压燃气的冲击，还要承受往复运动带来的摩擦磨损。
2. 本选题国内外研究状况综述
发动机热障涂层技术的研究始于20世纪中期，其在航空航天领域的应用极大地推动了该技术的发展。
近年来，随着发动机技术的不断进步，热障涂层在汽车发动机等领域的应用研究也逐渐受到关注。
1. 国内研究现状
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本研究将针对发动机活塞热障涂层的设计及传热机理展开深入研究，主要内容包括以下几个方面：
1.发动机活塞热负荷分析：建立发动机活塞热力学模型，分析活塞工作过程中的热边界条件，并进行活塞温度场数值模拟，确定涂层的工作温度和热负荷范围，为涂层设计提供依据。
2.热障涂层材料及结构设计：研究不同热障涂层材料的热物理性能、机械性能和化学稳定性，选择合适的涂层材料。
设计多层结构或梯度结构涂层，优化涂层厚度和界面结构，以提高涂层的热防护性能、结合强度和抗热震性能。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.文献调研：查阅国内外相关文献，了解发动机活塞热负荷、热障涂层材料、制备工艺、传热机理和性能评价等方面的研究现状，为本研究提供理论基础。
2.发动机活塞热负荷分析：根据发动机工作参数和活塞结构，建立发动机活塞热力学模型，分析活塞工作过程中的热边界条件，并采用有限元软件进行活塞温度场数值模拟，确定涂层的工作温度和热负荷范围，为涂层设计提供依据。
3.热障涂层材料及结构设计：根据活塞热负荷分析结果，研究不同热障涂层材料的热物理性能、机械性能和化学稳定性，选择合适的涂层材料。
5. 研究的创新点
本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.基于发动机活塞实际工况，建立更加准确的活塞热负荷模型，为热障涂层设计提供更可靠的依据。
2.采用多层结构或梯度结构设计，并优化涂层厚度和界面结构，以提高涂层的综合性能。
3.结合数值模拟和实验研究，深入分析热障涂层的传热机理，揭示涂层热防护机理。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 王永康, 刘波, 张健. 热障涂层技术及其在发动机上的应用[J]. 航空发动机, 2022, 48(4): 1-7.
[2] 刘波, 张健, 王永康. 航空发动机热障涂层技术的研究现状与发展趋势[J]. 航空材料学报, 2021, 41(1): 1-14.
[3] 张健, 王永康, 刘波. 热障涂层高温力学性能研究进展[J]. 无机材料学报, 2020, 35(6): 577-590.
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