發(fā)布時間：2021-11-10 20:52

　　本文針對鋁/鋼異種金屬焊接過程中接頭界面上微觀組織演變機理的分析難題,以脈沖旁路耦合電弧GMAW（Pulsed Double-electrode gas metal arc welding,Pulsed DE-GMAW）方法對鋁/鋼實施焊接,基于蒙特卡羅（Monte Carlo,MC）及元胞自動機（Cellular Automaton,CA）模型的優(yōu)點,建立起多物相、多取向數(shù)值模型對鋁/鋼Pulsed DE-GMAW焊接界面微觀組織的演變機理進行探究,并輔助以實驗分析對模型進行驗證分析。在MC模擬晶粒生長方法的基礎(chǔ)上,提出晶體形核與生長優(yōu)先取向方法,即提出優(yōu)先生長取向因子,優(yōu)先取向因子影響效應(yīng)借鑒CA方法,即建立雙層網(wǎng)格MC模型。采用該方法來建立格點跟蹤模型,對晶體從液相中形核到長大的整個連續(xù)過程進行了模擬研究,通過格點跟蹤方法對模擬過程中固相分數(shù)的變化情況和晶粒大小進行統(tǒng)計分析。研究結(jié)果表明所建立的模型能很好的反映晶粒形核與生長過程,所構(gòu)建的格點跟蹤方法可以精確的統(tǒng)計固相分數(shù)及晶粒大小的變化情況,模擬過程中固相分數(shù)的變化與蒙特卡羅步（Monte Carlo Steps,MCS）之間滿... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋁/鋼焊接的技術(shù)現(xiàn)狀
        1.2.1 鋁/鋼壓焊
        1.2.2 鋁/鋼釬焊
        1.2.3 鋁/鋼熔釬焊
    1.3 鋁/鋼異種金屬接頭界面行為的研究現(xiàn)狀
    1.4 物相數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.4.1 相場法在焊接模擬的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.4.2 元胞自動機在焊接模擬的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.4.3 蒙特卡羅在焊接模擬的應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.5 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.5.1 課題研究內(nèi)容
        1.5.2 技術(shù)路線
        1.5.3 本文主要創(chuàng)新點
第二章 雙層網(wǎng)格蒙特卡羅模型的建立
    2.1 鋁/鋼焊接接頭界面及形成過程分析
    2.2 現(xiàn)有模擬方法對分析鋁/鋼界面形成過程的局限性
    2.3 雙層網(wǎng)格MC法的建立
        2.3.1 雙層網(wǎng)格MC法的理論依據(jù)
        2.3.2 形核模型
        2.3.3 生長模型
    2.4 模擬研究
    2.5 雙層網(wǎng)格MC法可行性分析
        2.5.1 結(jié)晶與生長過程分析
        2.5.2 指標分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 鋁/鋼焊接界面金屬間化合物形成及演化過程的模擬研究
    3.1 鋁/鋼焊接界面金屬間化合物形態(tài)分析
        3.1.1 金屬間化合物種類分析
        3.1.2 金屬間化合物層生長機理假設(shè)
    3.2 Fe-Al金屬間化合物生長過程模擬
        3.2.1 溫度場
        3.2.2 溶質(zhì)傳輸模型
        3.2.3 形核模型
        3.2.4 生長模型
    3.3 Fe-Al金屬間化合物模擬結(jié)果分析
        3.3.1 模擬過程及結(jié)果分析
        3.3.2 焊接過程溫度對金屬間化合物的影響規(guī)律
        3.3.3 模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 鋁/鋼接頭界面層中Fe_2A_(l5)晶粒生長取向的模擬研究
    4.1 金屬間化合物Fe_2A_(l5)的生長機理分析及模型假設(shè)
    4.2 模型的構(gòu)建
        4.2.1 物理模型分析
        4.2.2 溫度場
        4.2.3 空位擴散機Fe_2A_(l5)制
        4.2.4 區(qū)域能量演化規(guī)則
        4.2.5 形核機制
        4.2.6 生長機制
    4.3 模擬過程及結(jié)果分析
        4.3.1 三種確定生長取向下的模擬結(jié)果分析
        4.3.2 隨機形核取向下的模擬結(jié)果分析
        4.3.3 考慮存在合金元素下模擬分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 鋁/鋼接頭界面Fe_2A_(l5)的生長的EBSD分析及接頭性能預(yù)測
    5.1 實驗方法及材料
    5.2 實驗結(jié)果的分析
        5.2.1 焊接參數(shù)對Fe_2A_(l5)的晶粒形態(tài)及分布分析
        5.2.2 Fe_2A_(l5)的晶粒取向分布規(guī)律分析
    5.3 鋁/鋼焊接接頭性能薄弱區(qū)域的預(yù)測
    5.4 本章小結(jié)
第六章 Zn元素在界面金屬間化合物層中的遷移規(guī)律探究
    6.1 遷移機理分析
    6.2 遷移模型的建立
        6.2.1 模型的基本假設(shè)
        6.2.2 幾何模型的構(gòu)建
        6.2.3 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建
    6.3 遷移過程的模擬
        6.3.1 模擬結(jié)果分析
        6.3.2 不同Zn含量的遷移規(guī)律分析
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋁合金在汽車輕量化中的應(yīng)用[J]. 鐘奇,施毅,劉博.  新材料產(chǎn)業(yè). 2015(02)
[2]宏微觀耦合模擬熔池不同區(qū)域中枝晶競爭生長過程[J]. 韓日宏,董文超,陸善平,李殿中,李依依.  物理學(xué)報. 2014(22)
[3]添加Sn粉激光焊接鋼/鋁合金異種金屬的顯微組織與性能[J]. 周惦武,彭艷,徐少華,劉金水.  金屬學(xué)報. 2013(08)
[4]焊接熔池快速凝固過程的微觀組織演化數(shù)值模擬[J]. 張敏,汪強,李繼紅,李琳.  焊接學(xué)報. 2013(07)
[5]異種金屬焊接研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 黃本生,黃龍鵬,李慧.  材料導(dǎo)報. 2011(23)
[6]旁路耦合電弧焊溫度場模擬及驗證[J]. 石玗,韓日宏,黃健康,樊丁.  物理學(xué)報. 2012(02)
[7]基于旁路耦合電弧的鋁鋼MIG熔釬焊研究[J]. 石玗,溫俊霞,黃健康,盧立暉,樊丁,張裕明.  機械工程學(xué)報. 2011(16)
[8]基于馬爾可夫隨機場的運動目標檢測[J]. 蔣永馨,金俁欣,王孝通,黃華.  計算機工程與應(yīng)用. 2010(15)
[9]鋁合金/不銹鋼預(yù)涂層鎢極氬弧熔釬焊接頭的特性[J]. 宋建嶺,林三寶,楊春利,馬廣超.  中國有色金屬學(xué)報. 2009(07)
[10]鋁合金/鍍鋅鋼TIG熔釬焊接頭界面組織及力學(xué)性能[J]. 林三寶,馬廣超,宋建嶺,楊春利.  焊接. 2009 (02)

博士論文
[1]鋁/鍍鋅鋼板CMT熔—釬焊機理研究[D]. 張洪濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]鋁/鍍鋅鋼板熔釬焊接頭金屬間化合物形成機理的研究[D]. 何翠翠.蘭州理工大學(xué) 2013
[2]純金屬焊接熔池枝晶生長的相場法模擬初探[D]. 王勇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3487929