高温自润滑材料电磁感应熔渗过程研究

发布时间：2021-04-23 22:44

　　本论文是在国家自然科学基金项目资助下完成,探讨了电磁感应熔渗法在制备高温自润滑材料过程中的影响因素。论文首先采用热电磁耦合场的分析方法,建立了自润滑材料电磁感应加热熔渗的分析模型,对电磁感应加热在自制圆柱烧结基体材料轴向截面内部形成的均匀温度梯度场进行了模拟,研究改变电流或电源频率的方法对加热温度的影响。研究表明：选择电源频率为10×104Hz,电流密度为15×106A／m2的加热工艺参数,不但可以形成润滑剂熔渗所必须的温度场,而且在此工况下润滑剂与基体材料的润湿角小于90°,润滑剂粘度低,熔渗阻力小,有利于润滑剂的熔渗。其次,根据连续介质理论,采用流体力学的分析方法,对液态润滑剂流体向多孔烧结基体内部宏观熔渗流动过程中的温度场、压力场和速度场的变化进行了数值计算。分析得出：在润滑剂由熔化到熔渗速度稳定的过程中,熔渗温度场随着外界熔渗压力大小和时间长短而变化。外界熔渗压力与孔隙率越大,对熔渗温度场的影响越大；熔渗速度与外界熔渗压力的大小成正比。由于集肤效应的作用,在熔渗过程中,基体表层附近润滑剂粘度最低,熔渗速度最高。最后,建立烧结基体颗粒间的微观孔隙流动二维模型,采用低雷诺数的k-e... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 高温自润滑材料的研究与应用
    1.2 多孔熔渗的研究与应用
    1.3 课题研究的内容、目的及意义
    1.4 课题来源
第二章 电磁感应加热理论及数值分析方法
    2.1 高温自润滑材料电磁感应熔渗实验装置的结构
    2.2 电磁感应加热原理与特性
        2.2.1 电磁感应原理与涡流发热
        2.2.2 集肤效应与透入深度
        2.2.3 圆环效应
    2.3 电磁感应加热理论模型分析
        2.3.1 电磁场数学模型
        2.3.2 瞬态温度场数学模型及边界条件
    2.4 电磁感应加热耦合场分析模型
    2.5 本章小结
第三章 高温自润滑材料电磁感应加热过程数值分析
    3.1 有限元模型建立
        3.1.1 有限元模型的简化与假设
        3.1.2 材料特性
        3.1.3 网格边界条件
    3.2 数值计算结果分析
        3.2.1 电磁场分析
        3.2.2 温度场分析
        3.2.3 温度场的影响因素
    3.3 实验结果与分析
    3.4 结论
第四章 熔渗模型与动态流场数值分析
    4.1 多孔流动控制方程
        4.1.1 连续性方程
        4.1.2 动量守恒方程
        4.1.3 能量守恒方程
        4.1.4 组份质量守恒方程
        4.1.5 多孔介质的达西定律
    4.2 感应熔渗物理模型
    4.3 有限元模型与边界条件
    4.4 数值计算结果与分析
        4.4.1 熔渗过程温度场分析
        4.4.2 熔渗过程中熔渗速度的变化
        4.4.3 压力梯度对润滑剂熔渗过程温度与速度的影响
        4.4.4 孔隙率对润滑剂熔渗过程温度与速度的影响
    4.5 实验结果与分析
    4.6 结论
第五章 高温自润滑烧结材料微孔熔渗流动分析
    5.1 引言
    5.2 汗腺式高温自润滑基体材料的多孔模型
    5.3 微观熔渗流动的数值分析
    5.4 孔隙大小对润滑剂微观流动的影响
    5.5 烧结颈大小对润滑剂微观流动的影响
    5.6 小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 建议与展望
致谢
参考文献
附录一 作者在研究生期间发表的论文



本文编号：3156180