本文采用數(shù)值模擬與實驗相結合的方法對激光引燃自蔓延燒結Fe-Al和Cu-Al二元合金成型過程進行研究。采用ANSYS有限元軟件建立激光自蔓延燒結模型,并參照實際的燒結實驗設定邊界條件和載荷,之后進行模擬計算。最后通過實驗來驗證模擬結果的正確性。此外,為了更好地了解燒結試樣的性能,對燒結合金顯微組織結構和宏觀性能進行了分析。主要內容如下:(1)研究激光引燃自蔓延燒結機理和熱力學,得知燒結過程中顆粒表面積的減小是融合的驅動力。(2)用ANSYS軟件對Fe50Al50燒結過程的溫度場和應力場進行模擬,結果表明,燒結10s時,表層區(qū)的溫度為1174K,中部區(qū)溫度為938K,底層溫度為870K;在燒結過程中試樣整體應力隨時間延長逐漸減小,每個時間點中部區(qū)應力大于表層區(qū)和底層區(qū)(最大應力出現(xiàn)在試樣距底面三分之二處),底層應力值最小。用激光自蔓延燒結方法制備Fe50Al50二元合金,結果表明:燒結合金表層區(qū)產物相主要為FeAl,中部區(qū)主要為Fe₃Al和FeAl雙相,底層區(qū)主要為Fe₃Al;中部區(qū)硬度最高,為916HV,磨損率最低,為0.46mg/mm

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 含Al二元合金研究概述
        1.1.1 Fe-Al金屬間化合物研究概述
        1.1.2 Cu-Al金屬間化合物研究概述
        1.1.3 Fe-Al、Cu-Al二元合金的制備方法
    1.2 自蔓延高溫合成技術研究概述
        1.2.1 自蔓延高溫合成技術簡介
        1.2.2 激光自蔓延燒結的原理及應用
        1.2.3 激光誘導自蔓延燒結的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 粉末壓坯激光自蔓延燒結研究進展
    1.3 數(shù)值模擬研究概述
        1.3.1 數(shù)值模擬簡介
        1.3.2 數(shù)值模擬在材料科學中的應用
        1.3.3 激光燒結數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內容及意義
2 粉末壓坯激光自蔓延燒結過程數(shù)值模擬分析
    2.1 激光自蔓延燒結機理及其熱力學分析
        2.1.1 粉末壓坯激光自蔓延燒結機理
        2.1.2 激光燒結熱力學分析
    2.2 溫度場有限元理論
        2.2.1 溫度場問題的基本方程
        2.2.2 粉末材料熱物性參數(shù)的確定
    2.3 粉末壓坯激光自蔓延燒結應力場有限元理論分析
        2.3.1 熱應力的產生及其分析方法
        2.3.2 間接法應力場模擬過程
        2.3.3 邊界條件的定義及載荷的施加
    2.4 本章小結
3 激光自蔓延燒結Fe-Al合金成型過程數(shù)值模擬及實驗研究
    3.1 激光自蔓延燒結Fe-Al合金成型過程數(shù)值模擬
        3.1.1 激光自蔓延燒結過程溫度場數(shù)值模擬
        3.1.2 激光自蔓延燒結過程應力場數(shù)值模擬
    3.2 激光自蔓延燒結Fe-Al合金組織及性能研究
        3.2.1 實驗材料、設備及方法
        3.2.2 實驗結果與分析
    3.3 激光自蔓延燒結Fe-Al合金實驗與模擬結果比較
    3.4 本章小結
4 激光燒結Cu-Al二元合金成型過程數(shù)值模擬及實驗研究
    4.1 激光自蔓延燒結Cu-Al合金成型過程數(shù)值模擬
        4.1.1 激光自蔓延燒結過程溫度場數(shù)值模擬
        4.1.2 激光自蔓延燒結過程應力場數(shù)值模擬
    4.2 激光自蔓延燒結Cu-Al合金組織性能研究
        4.2.1 實驗材料、設備及方法
        4.2.2 實驗結果與分析
    4.3 激光自蔓延燒結實驗與模擬結果比較
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
作者簡歷
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3790179