铸造法蜂窝孔材料的制备研究

发布时间：2017-08-01 06:13

  本文关键词：铸造法蜂窝孔材料的制备研究

  更多相关文章： 石墨 蜂窝材料 数学模型 铸造

【摘要】：本文提出一种新的制备金属蜂窝孔材料的工艺方法,根据该方法的工艺特点设计并制备出生产蜂窝孔材料的设备。该工艺基于石墨与金属基体浸润性差而导致二者之间界面结合力较小的原理而实现蜂窝孔材料制备的。与传统蜂窝孔材料的制备技术相比较,该工艺制备成本低、铸造工艺简单易操作、生产周期短且生产效率高。为了验证该工艺的可行性及优越性,本文对该工艺的工艺过程进行模拟,对成孔原理进行分析,并建立数学模型推导出估测孔径尺寸偏差的计算公式,为蜂窝孔材料得以更精确的制备提供理论基础。首先,从铸造法制备蜂窝孔材料的成孔机理进行分析,石墨与金属基体的浸润角超过90°,二者之间浸润性差及金属基体与石墨界面结合强度差是采用本文所提出方法制备金属蜂窝孔材料的主要理论基础。其次,石墨与金属基体无反应或反应的量极少,石墨孔芯在经过浇注后其强度和结构几乎没有发生改变,为成孔体能够顺利抽出提供保障。再次,为了有效验证该工艺的可行性及优越性,本文成功制备出三角形、五角星形、四方形、六边形、花边四方形及具有超大长径比的细长孔等多种形状的金属蜂窝孔材料的单元孔。最后,本文设计一种制备金属蜂窝孔材料的连续铸造设备,该设备由加热模块、冷却系统、拉锭机构、阻网及相应的石墨模具组成,并通过计算机模拟铸造法制备金属蜂窝孔材料的工艺过程,模拟结果显示,该方法可制备出具有蜂窝结构的多孔材料。此外,本文通过光学显微镜进行观测和分析,结果显示在单元孔制备过程中,孔芯金属骨架及金属基体之间石墨隔层是孔芯能够顺利抽出的关键因素。根据铸造法制备蜂窝单元孔过程中金属凝固特点建立数学模型,推导出孔径尺寸随温度变化的预测公式,经试验验证该公式准确度较高,误差为1-2%。
【关键词】：石墨 蜂窝材料 数学模型 铸造
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 蜂窝孔金属材料介绍8-11
• 1.2 蜂窝孔金属材料的国内外研究背景介绍11-16
• 1.2.1 蜂窝孔金属材料的制备方法介绍11-14
• 1.2.2 蜂窝孔金属材料的特性与应用背景介绍14-16
• 1.3 课题主要研究内容16-18
• 第2章 蜂窝孔材料的制备机理及探索性实验18-29
• 2.1 石墨与金属基体的浸润性分析18-20
• 2.2 石墨与金属基体的化学反应分析20
• 2.3 多种形状单元孔的制备20-28
• 2.3.1 大长径比单元孔制备21-25
• 2.3.2 细长单元孔制备25-26
• 2.3.3 弯曲单元孔制备26-27
• 2.3.4 多边形单元孔的制备27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 铸造法制备蜂窝孔材料设备的设计29-41
• 3.1 实验材料及设备29
• 3.2 制备蜂窝孔材料设备的设计29-38
• 3.2.1 实验流程29-30
• 3.2.2 制备蜂窝孔材料设备介绍30-33
• 3.2.3 制备蜂窝孔材料模具的设计33-34
• 3.2.4 阻网及拉锭机构的设计34-38
• 3.3 铸造法制备蜂窝孔材料的过程介绍38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 工艺数值模拟及实验结果分析41-59
• 4.1 制备蜂窝孔材料工艺数值模拟41-45
• 4.1.1 前处理41-44
• 4.1.2 数值模拟结果分析44-45
• 4.2 实验结果及分析45-54
• 4.2.1 实验结果45-52
• 4.2.2 拉锭阻力及影响因素分析52-54
• 4.3 单元孔制备过程中石墨层机理分析54-55
• 4.4 单元孔孔径尺寸估测模型的建立55-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 结论59-60
• 参考文献60-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 敬霖;王志华;赵隆茂;;多孔金属及其夹芯结构力学性能的研究进展[J];力学与实践;2015年01期

2 李萌;刘荣强;郭宏伟;王斌;丁北辰;;腿式着陆器用不同拓扑结构金属蜂窝吸能特性优化设计[J];振动与冲击;2013年21期

3 文义平;龙建军;;铝蜂窝芯铝芯材成形过程仿真与实验研究[J];机械设计与制造;2013年01期

4 包萨日娜;唐恺;Anne KVITHYLD;Thorvald ENGH;Merete TANGSTAD;;纯铝与石墨、SiC和Al_2O_3的润湿性(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年08期

5 吴林志;熊健;马力;王兵;张国旗;杨金水;;新型复合材料点阵结构的研究进展[J];力学进展;2012年01期

6 杨小俊;兰青山;;新型纸蜂窝夹芯结构复合板及其应用前景[J];包装工程;2010年19期

7 张钱城;卢天健;闻婷;;轻质高强点阵金属材料的制备及其力学性能强化的研究进展[J];力学进展;2010年02期

8 梁永仁;杨志懋;丁秉钧;;金属多孔材料应用及制备的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2006年S2期

9 李红,韩静涛;复合蜂窝夹芯板的防弹机理及其应用[J];兵器材料科学与工程;2004年06期

10 王振卿,刘相法,边秀房,张均燕;Al-C反应的DSC和XRD分析[J];铸造;2003年07期

，

本文编号：602839