激光烧结Fe(Cu)-Al二元合金成型过程数值模拟及实验研究

发布时间：2023-04-12 01:49

　　本文采用数值模拟与实验相结合的方法对激光引燃自蔓延烧结Fe-Al和Cu-Al二元合金成型过程进行研究。采用ANSYS有限元软件建立激光自蔓延烧结模型,并参照实际的烧结实验设定边界条件和载荷,之后进行模拟计算。最后通过实验来验证模拟结果的正确性。此外,为了更好地了解烧结试样的性能,对烧结合金显微组织结构和宏观性能进行了分析。主要内容如下:(1)研究激光引燃自蔓延烧结机理和热力学,得知烧结过程中颗粒表面积的减小是融合的驱动力。(2)用ANSYS软件对Fe50Al50烧结过程的温度场和应力场进行模拟,结果表明,烧结10s时,表层区的温度为1174K,中部区温度为938K,底层温度为870K;在烧结过程中试样整体应力随时间延长逐渐减小,每个时间点中部区应力大于表层区和底层区(最大应力出现在试样距底面三分之二处),底层应力值最小。用激光自蔓延烧结方法制备Fe50Al50二元合金,结果表明:烧结合金表层区产物相主要为FeAl,中部区主要为Fe₃Al和FeAl双相,底层区主要为Fe₃Al;中部区硬度最高,为916HV,磨损率最低,为0.46mg/mm

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 含Al二元合金研究概述
        1.1.1 Fe-Al金属间化合物研究概述
        1.1.2 Cu-Al金属间化合物研究概述
        1.1.3 Fe-Al、Cu-Al二元合金的制备方法
    1.2 自蔓延高温合成技术研究概述
        1.2.1 自蔓延高温合成技术简介
        1.2.2 激光自蔓延烧结的原理及应用
        1.2.3 激光诱导自蔓延烧结的研究现状
        1.2.4 粉末压坯激光自蔓延烧结研究进展
    1.3 数值模拟研究概述
        1.3.1 数值模拟简介
        1.3.2 数值模拟在材料科学中的应用
        1.3.3 激光烧结数值模拟研究现状
    1.4 本文研究内容及意义
2 粉末压坯激光自蔓延烧结过程数值模拟分析
    2.1 激光自蔓延烧结机理及其热力学分析
        2.1.1 粉末压坯激光自蔓延烧结机理
        2.1.2 激光烧结热力学分析
    2.2 温度场有限元理论
        2.2.1 温度场问题的基本方程
        2.2.2 粉末材料热物性参数的确定
    2.3 粉末压坯激光自蔓延烧结应力场有限元理论分析
        2.3.1 热应力的产生及其分析方法
        2.3.2 间接法应力场模拟过程
        2.3.3 边界条件的定义及载荷的施加
    2.4 本章小结
3 激光自蔓延烧结Fe-Al合金成型过程数值模拟及实验研究
    3.1 激光自蔓延烧结Fe-Al合金成型过程数值模拟
        3.1.1 激光自蔓延烧结过程温度场数值模拟
        3.1.2 激光自蔓延烧结过程应力场数值模拟
    3.2 激光自蔓延烧结Fe-Al合金组织及性能研究
        3.2.1 实验材料、设备及方法
        3.2.2 实验结果与分析
    3.3 激光自蔓延烧结Fe-Al合金实验与模拟结果比较
    3.4 本章小结
4 激光烧结Cu-Al二元合金成型过程数值模拟及实验研究
    4.1 激光自蔓延烧结Cu-Al合金成型过程数值模拟
        4.1.1 激光自蔓延烧结过程温度场数值模拟
        4.1.2 激光自蔓延烧结过程应力场数值模拟
    4.2 激光自蔓延烧结Cu-Al合金组织性能研究
        4.2.1 实验材料、设备及方法
        4.2.2 实验结果与分析
    4.3 激光自蔓延烧结实验与模拟结果比较
    4.4 本章小结
结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3790179