AgCuO复合材料塑性变形过程中组织演变的有限元模拟

发布时间：2017-08-09 21:30

  本文关键词：AgCuO复合材料塑性变形过程中组织演变的有限元模拟

  更多相关文章： 有限元模拟 反应合成法 AgCuO复合材料 单斜CuO 立方CuO

【摘要】：银氧化铜复合材料是一种新型环保的电触头材料,它具有化学性质稳定、接触电阻低以及耐电弧侵蚀等优点,而受到人们的关注。本课题组前期在对AgCuO复合材料的研究时发现,采用反应合成法制备的AgCuO复合材料中有两种结构的CuO颗粒：单斜CuO颗粒以及立方CuO颗粒；而且在随后的塑性变形过程中,立方CuO颗粒会随着变形量的增加而变形为纤维状,单斜CuO颗粒只是位置改变而没有大的塑性变形。然而对于AgCuO复合材料塑性变形时纤维状CuO的形成条件及控制机制尚不清楚,不利于对AgCuO复合材料中纤维状与颗粒状CuO比例的调控。因此本论文通过有限元模拟与实验验证相结合的方法,来阐明影响纤维状CuO形成的条件及因素,以便于在实际加工中调控两种形态CuO的比例,这对促进AgCuO复合材料的产业化应用具有重要的理论指导意义。本论文采用有限元软件来模拟研究不同条件,即CuO颗粒尺寸、挤压温度以及模具角度对AgCuO复合材料组织演变的影响,并得到以下结论：通过研究CuO颗粒尺寸变化对组织演变的影响发现：随着颗粒尺寸的减小,CuO颗粒簇径向压缩和轴向伸长的程度逐渐增加,CuO颗粒的分散性逐渐增强；随着颗粒尺寸的减小,立方CuO颗粒转变为纤维状CuO的程度不断增加,同时弯曲的纤维状CuO比例逐渐降低,直线型纤维CuO比例不断增加,而且直线纤维都与轴线平行。通过研究模具角度对组织演变的影响发现：随着模具角度的增加,试样表面附近的CuO颗粒分散性逐渐增强,立方CuO纤维不断变细变长,而且立方CuO颗粒纤维化现象沿径向向内逐渐降低。同时发现了挤压过程中,AgCuO复合材料温度的变化规律：开始挤压时,试样前端温度最高,温度沿径向向外逐渐降低,而横向温度变化不大,最低温度出现在挤压杆与模具的夹角处；试样进入变形区时,变形区的温度最高,温度沿着轴向逐渐降低,沿径向基本一致,最低温度出现在挤压杆与模具的夹角处；试样完全进入定径带后,最高温度出现在变形区左边试样心部,温度从变形区向两边沿轴向逐渐降低,最低温度出现在试样的表面。对挤压过程中CuO颗粒形态演变规律的研究发现：立方CuO颗粒从进入变形区就开始变形,塑性变形主要发生在定径带内；立方CuO颗粒尺寸越小,模具角度越大,越容易变形。单斜CuO颗粒在挤压时只是发生位置的偏移或移动,自身变形不明显；但小尺寸的单斜CuO颗粒有利于突破本身不能变形的限制。最后,通过对比实验结果与模拟结果发现,由于单斜、立方CuO颗粒在挤压过程相互影响,在其组织中都存在四种典型的组织区域。
【关键词】：有限元模拟 反应合成法 AgCuO复合材料 单斜CuO 立方CuO
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 引言12
• 1.2 Ag基电触头材料简介12-18
• 1.2.1 纯金属弥散强化银基电触头材料13
• 1.2.2 石墨弥散强化银基电触头材料13-14
• 1.2.3 氧化物弥散强化银基电触头材料14-18
• 1.2.3.1 AgCdO电触头材料14-15
• 1.2.3.2 AgSnO_2电触头材料15-16
• 1.2.3.3 AgCuO电触头材料16-17
• 1.2.3.4 其它AgMeO电触头材料17
• 1.2.3.5 AgMeO触头材料的制备方法17-18
• 1.3 塑性变形技术简介18-25
• 1.3.1 大塑性变形技术18-24
• 1.3.1.1 等径角挤压19-20
• 1.3.1.2 高压扭转20-22
• 1.3.1.3 累积叠轧22-24
• 1.3.2 一般塑性变形工艺24-25
• 1.3.2.1 轧制24
• 1.3.2.2 挤压、拉拔24-25
• 1.4 有限元简介25-27
• 1.4.1 有限元法的发展历史25-26
• 1.4.2 塑性有限元法的分类26-27
• 1.4.3 有限元在电接触材料中的应用27
• 1.5 课题研究的背景、目的及意义27-28
• 1.6 主要研究内容与课题来源28-29
• 1.6.1 主要研究内容28
• 1.6.2 课题来源28-29
• 第二章 研究方案与实验设计29-31
• 2.1 研究方案29
• 2.2 实验设计29-31
• 2.2.1 反应合法制备AgCuO复合材料29-30
• 2.2.2 塑性变形工艺30
• 2.2.3 有限元模拟30-31
• 第三章 AgCuO有限元模型31-44
• 3.1 有限元软件介绍31-32
• 3.2 MSC Marc使用及功能介绍32-36
• 3.2.1 分析问题并简化模型32-33
• 3.2.2 几何模型的建立33
• 3.2.3 网格划分33-34
• 3.2.4 材料特性34
• 3.2.5 接触条件34-35
• 3.2.6 初始条件35
• 3.2.7 网格重划分35-36
• 3.2.8 载荷工况36
• 3.2.9 分析任务36
• 3.3 AgCuO有限元模型的建立36-43
• 3.3.1 问题分析与简化37
• 3.3.2 几何模型建立37-38
• 3.3.3 网格划分与单元类型的选择38-39
• 3.3.4 定义材料特性39-42
• 3.3.5 接触条件定义42
• 3.3.6 定义初始条件42
• 3.3.7 定义网格重划分参数42
• 3.3.8 定义载荷工况42
• 3.3.9 定义分析任务42-43
• 3.4 模拟过程设计43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 结果与讨论44-84
• 4.1 不同CuO颗粒尺寸对组织变化的影响44-57
• 4.1.1 应力、应变分析45-52
• 4.1.2 组织形貌分析52-57
• 4.2 不同温度对组织变化的影响57-68
• 4.2.1 温度分析57-59
• 4.2.2 组织形貌分析59-63
• 4.2.3 应力、应变分析63-68
• 4.3 不同挤压角度对组织变化的影响68-75
• 4.3.1 组织形貌分析68-70
• 4.3.2 应力、应变以分析70-75
• 4.4 实验结果75-82
• 4.4.1 物相分析75-76
• 4.4.2 显微组织分析76-78
• 4.4.3 对比分析78-82
• 4.5 本章小结82-84
• 第五章 结论84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-93
• 附录：攻读硕士学位期间发表论文及奖励93

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3 付，

本文编号：647448