【摘要】：本論文以鋼、鋁和鎂為改性材料,討論了強流脈沖電子束對材料的熱效應作用規(guī)律。首先,我們考慮強流脈沖電子束能量沉積特點,采用瞬態(tài)的傳熱方程對強流脈沖電子束表面改性的溫度場給予了合理的物理描述,建立了材料表層的溫度場模型,利用交替方向隱式差分法求解溫度場并編制C語言計算程序,對其進行數(shù)值模擬。在溫度場數(shù)值模擬計算中,分別模擬了鋼、鎂和鋁在加速電壓23.4、27和30 kV時材料表層的溫度場分布,并通過數(shù)據(jù)處理進一步獲得熔化深度、加熱冷卻速度和凝固速度等特征數(shù)據(jù)。計算結果表明,隨著強流脈沖電子束加速電壓增大,三種材料的熔化深度均顯著增加,但表層的冷卻速度會相應減小,凝固速度依次降低。改性表層的加熱和冷卻速度都達～109 K/s,對應加速電壓23.4 kV時的鋼的凝固速度為4 m/s,鋁的凝固速度為9.41 m/s,鎂的凝固速度為6.6 m/s。強流脈沖電子束材料改性表層的溫度場模擬可為工藝分析提供參考,在熔化深度和凝固與冷卻速度等方面給出合理選擇。
[Abstract]:In this paper, the thermal effect of high current pulsed electron beam on steel, aluminum and magnesium is discussed. Firstly, considering the characteristics of high current pulsed electron beam energy deposition, the transient heat transfer equation is used to describe the temperature field of high current pulsed electron beam surface modification reasonably, and the temperature field model of material surface is established. The alternating direction implicit difference method is used to solve the temperature field and a C language program is developed to simulate the temperature field. In the numerical simulation of temperature field, the temperature field distribution of steel, magnesium and aluminum in the surface layer of steel, magnesium and aluminum at the accelerating voltage of 23.4kv and 30kV were simulated, and the characteristic data of melting depth, heating cooling rate and solidification rate were obtained by data processing. The results show that the melting depth of the three materials increases significantly with the increase of the accelerating voltage of the intense pulsed electron beam, but the cooling rate of the surface layer decreases and the solidification rate decreases in turn. The heating and cooling rates of the modified surface layer are up to 109K / s, corresponding to the solidification rate of 4m / s for 23.4 kV steel, 9.41 m / s for aluminum and 6.6 m / s for magnesium. The simulation of temperature field of the surface layer modified by pulsed electron beam materials can be used as a reference for process analysis, and reasonable selection of melting depth and solidification and cooling rate is given.
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG178

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本文編號：2137038