超聲空化改性是利用超聲作為能量源通過(guò)作用于液體介質(zhì)產(chǎn)生的空化泡潰滅釋放的沖擊波或微射流不斷撞擊金屬材料表面,引發(fā)材料表面發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形以期實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面的改性。與常見(jiàn)的電鍍、熔融改性方式不同,超聲空化改性是一種只針對(duì)材料自身表面在不引入外界新物質(zhì)的基礎(chǔ)上通過(guò)機(jī)械手段得到的新型改性方式。為了對(duì)超聲空化改性的機(jī)理做全面深入的研究,本文分別建立了微射流和沖擊波對(duì)材料的沖擊模型并對(duì)形成的殘余應(yīng)力場(chǎng)做了數(shù)值模擬,最后分析了超聲空化改性的工藝參數(shù)對(duì)材料組織性能的影響規(guī)律并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究。本文從超聲空化相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)出發(fā),對(duì)空化機(jī)理和空泡動(dòng)力學(xué)作出介紹。探討了超聲空化泡潰滅沖擊對(duì)材料產(chǎn)生的塑性變形和殘余應(yīng)力機(jī)理,以及對(duì)材料表層晶粒尺寸變化的影響。利用ANSYS/LS-DYNA和ABAQUS軟件分別建立了 AZ31B鎂合金微射流和沖擊波的有限元模型,對(duì)材料造成的沖擊壓力和殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬,研究了不同液體環(huán)境、不同沖擊速度的微射流及不同峰值壓力的沖擊波對(duì)材料產(chǎn)生沖擊壓力和殘余應(yīng)力的影響,獲得了不同參數(shù)下材料表層殘余應(yīng)力的變化規(guī)律并對(duì)表層晶粒的運(yùn)動(dòng)做了分析討論。本文對(duì)AZ31B鎂合金進(jìn)行了超聲...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１德國(guó)Ｐａｕｌ?Ｈｏｒｎ公司刀具［２９］?圖１．２新加坡Ｓｕｐｅｒｉｏｃｏａｔ公司的氮碳化鈦涂層＿??

如美國(guó)的ＡＳＡＰ（Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｓｕｒｆａｃｅ?Ａｎｄ?Ｐｒｏｃｅｓｓ?Ｉｎｃ．）公司利用電火花沉積技術(shù)??應(yīng)用到航空航海等特殊環(huán)境下進(jìn)行零件的修復(fù)工作，德國(guó)Ｐａｕｌ?Ｈｏｒｎ公司利用ＰＶＤ濺??射技術(shù)使涂層質(zhì)量和性能再一次實(shí)現(xiàn)了顯著提升，圖１．１為該公司生產(chǎn)的刀具；新加??....

圖２＿１空泡受力分析??

采用球形模型作為對(duì)單空泡動(dòng)力學(xué)特征的研宄，該模型包含以氣泡存在的液體介質(zhì)是不可壓縮的??氣泡泡心固定，不考慮重力作用；??不考慮泡內(nèi)化學(xué)反應(yīng)；??不考慮水蒸氣的相變；??運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣泡沒(méi)有能量損失；??氣泡的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是絕熱的；??空化泡只進(jìn)行徑向運(yùn)動(dòng)，在膨脹和收縮過(guò)程中保持球形；....

圖２．２超聲空化過(guò)程的液體回流現(xiàn)象??

下降的過(guò)程中，在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)周?chē)后w產(chǎn)生擠壓，使部分液體遠(yuǎn)離工具頭；當(dāng)工??具頭上升的過(guò)程中，周?chē)后w回流到被工具頭排開(kāi)的那部分體積內(nèi)，來(lái)回往復(fù)，使液??體產(chǎn)生流速，如圖２．２所示。根據(jù)伯努利原理的著名推論，得到液體產(chǎn)生的壓力隨液??體速度的變化而變化。??假設(shè)Ａ、Ｂ分別為液體....

圖２．３?ｐｃ、炙、ｒｃ與ｉ？ｃ的變化關(guān)系圖??

?３Ｐ０Ｒ３／ｒ??聯(lián)立上式（２．１９）、（２．２０）、（２．２１）可得出不同起始半徑ｉ？。所對(duì)應(yīng)的臨界壓力??＆、臨界半徑＆和達(dá)到臨界半徑的特征時(shí)間７；的值，變化規(guī)律如圖２．３。??＾??ｊ?縱???？?ｆｅ界半徑兒?／ｙ?＋持證時(shí)，??■——Ｒ；?ｍａｉｔ＇?＇?＇趨勢(shì)線(xiàn)?々....

本文編號(hào)：3991188