噴射成形作為新型的先進材料制備工藝,利用氣-液兩相霧化產生的細小液滴能夠快速冷卻、后續(xù)到達的液滴能對已沉積表面產生沖擊等特點,制備的7075鋁合金沉積坯中可以有效避免粗大枝晶,細化二次相,削弱合金元素偏析。但是噴射成形過程受到多種因素共同作用,影響規(guī)律較為復雜,實際生產過程中也多依賴經驗的積累。因此,有必要深入研究不同霧化器結構對應的氣體流場特征、霧化過程中兩相之間的相互作用以及液態(tài)金屬破碎機制。本文對超音速霧化過程中的氣-液兩相相互作用直接進行數學建模與計算,驗證了金屬液的兩種初級破碎機制,探討了氣/液參數值對初級破碎過程的影響,然后通過對制備所得的噴射態(tài)7075鋁合金進行質量表征,優(yōu)化了成形工藝參數,并對質量較優(yōu)的材料的高溫變形行為進行了探討,為進一步通過后處理改善噴射態(tài)材料的組織性能提供了依據。具體研究工作如下:利用CFD（Computational Fluid Dynamics）數值模擬技術,系統(tǒng)研究了超音速兩相流霧化過程當中的氣流場特征,具體特征包括:鏈式膨脹波、導液管端部的負壓區(qū)、導液管下游的回流區(qū)以及滯點;依據VOF（Volume of Fluid）兩相流模擬結果,發(fā)現隨... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 相關領域研究現狀
        1.2.1 噴射成形技術的發(fā)展
        1.2.2 國內外7xxx鋁合金研究現狀
        1.2.3 噴射成形在鋁合金領域的研究現狀
        1.2.4 噴射成形氣霧化機理的研究現狀
    1.3 研究目的和研究內容
第二章 超音速霧化過程CFD分析及兩相流破碎機制
    2.1 引言
    2.2 超音速霧化過程CFD建模
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 CFD模型設計
    2.3 超音速單相流霧化過程CFD分析
    2.4 超音速兩相流破碎過程CFD分析
        2.4.1 兩種初級破碎模型對比分析
        2.4.2 霧化壓力對初級破碎過程的影響
        2.4.3 表面張力對初級破碎過程的影響
    2.5 本章小結
第三章 7075 鋁合金噴射成形實驗與沉積坯質量分析
    3.1 引言
    3.2 噴射成形7075 鋁合金制備
    3.3 7075鋁合金沉積坯表觀質量分析
    3.4 工藝參數對沉積坯內部孔隙的影響
        3.4.1 7075鋁合金沉積坯的內部孔隙分布
        3.4.2 沉積高度對孔隙的影響
        3.4.3 導液管內徑對孔隙的影響
        3.4.4 金屬液初始溫度對孔隙的影響
    3.5 本章小結
第四章 噴射態(tài)7075 鋁合金微觀組織與力學性能
    4.1 引言
    4.2 噴射態(tài)7075 鋁合金組織特性
        4.2.1 噴射態(tài)微觀組織
        4.2.2 噴射態(tài)力學性能及斷口分析
    4.3 噴射態(tài)7075 鋁合金高溫變形特性
        4.3.1 熱模擬壓縮實驗
        4.3.2 熱變形條件對微觀組織的影響
        4.3.3 高溫本構方程
        4.3.4 噴射態(tài)與鑄態(tài)7075 鋁合金高溫變形能力對比
    4.4 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]液態(tài)金屬超聲霧化噴嘴的氣霧化性能影響因素[J]. 周珊,劉明翔,隋大山,崔振山.  粉末冶金材料科學與工程. 2017(04)
[2]7075鋁合金鑄錠組織及均勻化研究[J]. 李承波,韓素琦,何克準,唐露華,劉勝膽,張新明.  特種鑄造及有色合金. 2016(12)
[3]Microstructure and Properties of 7075Al Alloy Fabricated by Directly Combined of Spray Forming and Continuous Extrusion Forming under Different Atomization Gas Pressures[J]. Ye-Gao Chen,Yi Zhong,Jiang-Cheng Yin,Li-Qiang Wang,Li-Na Liu,Huan Yang,Ying-Li Liu.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(09)
[4]Difference in the Hot Compressive Behavior and Processing Maps between the As-cast and Homogenized Al-Zn-Mg-Cu（7075） Alloys[J]. S.Y.Park,W.J.Kim.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[5]Al-Zn-Mg-Cu系超高強鋁合金的研究進展[J]. 虞紅春,龔靜,張寧,魏海根,吳一鳳,汪明樸.  世界有色金屬. 2013(S1)
[6]噴口結構對霧化流場影響規(guī)律的數值模擬[J]. 李玉軍,張賢杰,王俊彪.  西安工業(yè)大學學報. 2012(12)
[7]超音速氣霧化噴嘴中抽吸壓力變化規(guī)律的研究[J]. 趙新明,徐駿,朱學新,張少明.  粉末冶金技術. 2010(01)
[8]噴射成形技術國內外發(fā)展與應用概況[J]. 李榮德,劉敬福.  鑄造. 2009(08)
[9]超音速氣霧化中導液管突出長度對氣體流場的影響[J]. 趙新明,徐駿,朱學新,張少明.  中國有色金屬學報. 2009(05)
[10]噴射成形7055鋁合金的顯微組織和力學性能[J]. 李先聚,楊杰,張豪,張捷,張荻.  中國有色金屬學報. 2007(12)

博士論文
[1]鑄軋7075鋁合金的變形行為及其組織演變的研究[D]. 王雷.山東大學 2016
[2]噴射成形7000系鋁合金沉積坯孔隙及其在后處理中的演變研究[D]. 尹貽彬.北京有色金屬研究總院 2015
[3]7055鋁合金及其顆粒增強復合材料噴射成形技術研究[D]. 司朝潤.西北工業(yè)大學 2015
[4]噴射沉積氣體流場與霧化機制研究[D]. 趙文軍.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[5]Ag、Sc合金化及熱處理工藝對7055鋁合金的微觀組織與性能影響研究[D]. 李海.中南大學 2005

碩士論文
[1]GCr15軸承鋼噴射成形工藝及霧化氣流場研究[D]. 周珊.上海交通大學 2017
[2]粉末冶金AlCuMgSi材料的制備與性能研究[D]. 陳玲.北京有色金屬研究總院 2016
[3]回歸再時效制度對噴射成形7055鋁合金組織和性能的影響[D]. 蔣云澤.江蘇科技大學 2015
[4]不同擠壓比對噴射成形7075鋁合金后續(xù)工藝的影響[D]. 楊振興.江蘇理工學院 2015
[5]緊耦合氣霧化流場結構和霧化機理研究[D]. 陳欣.中南大學 2007



本文編號：3168122