激光切割钕铁硼磁性材料数值模拟与实验研究
发布时间：2021-06-26 12:26
钕铁硼磁性材料是迄今为止磁力最强的永磁材料,有着高磁能积、高剩磁密度、高矫顽力等优质特性,以优越的磁性能广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT等行业。随着科学技术的不断提升和制造产业市场的扩充,钕铁硼磁性材料在更多的领域有了新的发展空间,需求量大幅提升。目前加工钕铁硼磁性材料更多的仍是传统切削、钻削、磨削及电火花线切割等手段,效率低下,激光切割作为一种新型的加工方式,以其独特的非接触性和高效率等优点脱颖而出。激光的热效应作用具体表现在切割过程中温度与应力的变化,对切割质量与材料结构有一定的影响,结构变化又可能对材料性能有所影响,故对激光切割钕铁硼磁性材料机理做全面深入的研究,主要从数值模拟、实验研究和显微组织及性能三个方面进行研究。具体内容如下:首先,分析激光切割钕铁硼磁性材料过程中,温度变化对材料内部结构的影响,体现在材料内部磁畴的断裂与瓦解。在ANSYS软件中建立激光切割钕铁硼磁性材料有限元模型,求解得到温度场分布及加工参数对温度场影响的规律,激光切割最高温度集中在热源中心处,温度随激光功率、脉冲宽度的增大而增大,随切割速度的减小而增大。间接法求解得到应力场分布及变化规律,发现最大...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Nd2Fe14B电镜扫描图
Nd2Fe14B单胞结构
中北大学学位论文14图2-1激光切割钕铁硼磁性材料原理图Figure2-1PrinciplediagramoflasercuttingNdFeBmagneticmaterial当温度达到钕铁硼磁性材料的居里温度340℃左右时，材料磁性能下降直至消失，在充磁之前，高温会使相邻磁畴结构发生变化，磁畴瓦解。钕铁硼磁性材料为闭合性磁畴结构，磁畴越致密越能锁住磁性，材料磁性能更强[14]。在激光切割钕铁硼磁性材料过程中，热作用对切割质量和材料结构及性能都有影响，材料独特的性质，揭示了温度场模拟的重要性。2.1.4热分析有限元法运用有限元法计算温度场，首先要将所选区域划分为连续单元，单元内各节点的温度用节点温度来表示[62]：eTNT（2-25）式中，N为形函数，eT为节点温度的向量。由于N是空间域的函数，故有：TTTTeeeeeBkBTdcNNdThNNTdSt13TTTeSSQNdqNdShTNNdS（2-26）式中BLN,L为微分算子矩阵。在构造函数eTNT时，上式以满足1S上的边界条件，整理后可表示为CTKTQ（2-27）式中，C为比热矩阵，T为温度对时间的导数，K为热传导矩阵，T为节点
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光切割钕铁硼磁性材料温度场的仿真分析[J]. 任宁,刘国东,黎相孟,仝志宏. 制造技术与机床. 2020(01)
[2]稀土永磁材料的现状与发展趋势[J]. 许旭升. 冶金与材料. 2019(05)
[3]激光切割锂电池负极极片复合材料的数值模拟[J]. 晏一菓,阳如坤,李建相,吴学科,张屹. 激光技术. 2019(06)
[4]激光增材制造钛合金温度场数值模拟[J]. 胡艳娇,张钰,李敏,谢金蕾,庞铭. 热加工工艺. 2018(22)
[5]钕铁硼永磁材料发展探究[J]. 王方. 稀土信息. 2018(11)
[6]基于ANSYS软件的不锈钢薄板光纤激光切割工艺参数研究[J]. 郑磊,张清萍. 济南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[7]2A12铝合金切割工艺参数分析与预测[J]. 赵晋平,彭玉海,南永博,邢思,柴新宁,孙允璞. 陕西理工学院学报(自然科学版). 2017(02)
[8]脉冲激光加热参数对钎焊金刚石温度场影响的仿真分析[J]. 苏艳芳,郭佳杰,王颖达,张大将,黄国钦. 超硬材料工程. 2017(02)
[9]激光切割对飞机蒙皮疲劳性能的影响分析[J]. 侯红玲,彭玉海,解玉坤,彭凯,张晖. 激光技术. 2016(03)
[10]激光切割技术的研究进展[J]. 郭华锋,李菊丽,孙涛. 徐州工程学院学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]烧结钕铁硼永磁合金的微观组织、性能和耐蚀工艺研究[D]. 丁霞.山东大学 2016
[2]连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D]. 王金伟.吉林大学 2011
[3]高抗蚀性烧结钕铁硼制备与性能研究[D]. 倪俊杰.浙江大学 2011
[4]AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D]. 崔泽琴.太原理工大学 2011
硕士论文
[1]激光切割机床龙门梁动态特性及切割工艺参数研究[D]. 张洁.中国矿业大学 2019
[2]激光切割钕铁硼磁性材料机理及工艺试验研究[D]. 马传杰.中北大学 2019
[3]选区激光熔化AlSi10Mg成形过程数值模拟与实验研究[D]. 李保强.中北大学 2019
[4]高性能烧结钕铁硼永磁材料的研究[D]. 高娇.兰州大学 2018
[5]烧结钕铁硼磁体的低熔点镝合金晶界改性研究[D]. 刘红玉.华南理工大学 2017
[6]硅晶圆激光切割头及切割性能的研究[D]. 杨文奇.沈阳工业大学 2017
[7]激光切割铝合金钣金件力学性能研究[D]. 彭凯.陕西理工学院 2016
[8]激光增材制造镍基高温合金数值模拟与试验研究[D]. 王心欣.内蒙古工业大学 2016
[9]光纤激光水下切割不锈钢的数值仿真及实验研究[D]. 李倩.东南大学 2016
[10]铝合金表面激光加工热效应仿真与实验研究[D]. 张金琪.山东大学 2015
本文编号：3251342
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Nd2Fe14B电镜扫描图
Nd2Fe14B单胞结构
中北大学学位论文14图2-1激光切割钕铁硼磁性材料原理图Figure2-1PrinciplediagramoflasercuttingNdFeBmagneticmaterial当温度达到钕铁硼磁性材料的居里温度340℃左右时，材料磁性能下降直至消失，在充磁之前，高温会使相邻磁畴结构发生变化，磁畴瓦解。钕铁硼磁性材料为闭合性磁畴结构，磁畴越致密越能锁住磁性，材料磁性能更强[14]。在激光切割钕铁硼磁性材料过程中，热作用对切割质量和材料结构及性能都有影响，材料独特的性质，揭示了温度场模拟的重要性。2.1.4热分析有限元法运用有限元法计算温度场，首先要将所选区域划分为连续单元，单元内各节点的温度用节点温度来表示[62]：eTNT（2-25）式中，N为形函数，eT为节点温度的向量。由于N是空间域的函数，故有：TTTTeeeeeBkBTdcNNdThNNTdSt13TTTeSSQNdqNdShTNNdS（2-26）式中BLN,L为微分算子矩阵。在构造函数eTNT时，上式以满足1S上的边界条件，整理后可表示为CTKTQ（2-27）式中，C为比热矩阵，T为温度对时间的导数，K为热传导矩阵，T为节点
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光切割钕铁硼磁性材料温度场的仿真分析[J]. 任宁,刘国东,黎相孟,仝志宏. 制造技术与机床. 2020(01)
[2]稀土永磁材料的现状与发展趋势[J]. 许旭升. 冶金与材料. 2019(05)
[3]激光切割锂电池负极极片复合材料的数值模拟[J]. 晏一菓,阳如坤,李建相,吴学科,张屹. 激光技术. 2019(06)
[4]激光增材制造钛合金温度场数值模拟[J]. 胡艳娇,张钰,李敏,谢金蕾,庞铭. 热加工工艺. 2018(22)
[5]钕铁硼永磁材料发展探究[J]. 王方. 稀土信息. 2018(11)
[6]基于ANSYS软件的不锈钢薄板光纤激光切割工艺参数研究[J]. 郑磊,张清萍. 济南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[7]2A12铝合金切割工艺参数分析与预测[J]. 赵晋平,彭玉海,南永博,邢思,柴新宁,孙允璞. 陕西理工学院学报(自然科学版). 2017(02)
[8]脉冲激光加热参数对钎焊金刚石温度场影响的仿真分析[J]. 苏艳芳,郭佳杰,王颖达,张大将,黄国钦. 超硬材料工程. 2017(02)
[9]激光切割对飞机蒙皮疲劳性能的影响分析[J]. 侯红玲,彭玉海,解玉坤,彭凯,张晖. 激光技术. 2016(03)
[10]激光切割技术的研究进展[J]. 郭华锋,李菊丽,孙涛. 徐州工程学院学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]烧结钕铁硼永磁合金的微观组织、性能和耐蚀工艺研究[D]. 丁霞.山东大学 2016
[2]连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D]. 王金伟.吉林大学 2011
[3]高抗蚀性烧结钕铁硼制备与性能研究[D]. 倪俊杰.浙江大学 2011
[4]AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D]. 崔泽琴.太原理工大学 2011
硕士论文
[1]激光切割机床龙门梁动态特性及切割工艺参数研究[D]. 张洁.中国矿业大学 2019
[2]激光切割钕铁硼磁性材料机理及工艺试验研究[D]. 马传杰.中北大学 2019
[3]选区激光熔化AlSi10Mg成形过程数值模拟与实验研究[D]. 李保强.中北大学 2019
[4]高性能烧结钕铁硼永磁材料的研究[D]. 高娇.兰州大学 2018
[5]烧结钕铁硼磁体的低熔点镝合金晶界改性研究[D]. 刘红玉.华南理工大学 2017
[6]硅晶圆激光切割头及切割性能的研究[D]. 杨文奇.沈阳工业大学 2017
[7]激光切割铝合金钣金件力学性能研究[D]. 彭凯.陕西理工学院 2016
[8]激光增材制造镍基高温合金数值模拟与试验研究[D]. 王心欣.内蒙古工业大学 2016
[9]光纤激光水下切割不锈钢的数值仿真及实验研究[D]. 李倩.东南大学 2016
[10]铝合金表面激光加工热效应仿真与实验研究[D]. 张金琪.山东大学 2015
本文编号：3251342
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