本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)磁場輔助鈦合金激光沉積制造技術(shù)研究

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【摘要】：激光沉積制造技術(shù)是一種新型的制造技術(shù),利用高能激光束使熔覆材料和的基體形成致密的冶金結(jié)合。但是激光沉積制造受環(huán)境的影響較嚴(yán)重,制造的零件普遍存在熔合不良、應(yīng)力較大和力學(xué)性能不高等缺點(diǎn)。由于在鑄造和焊接領(lǐng)域應(yīng)用的電磁攪拌技術(shù)使鑄坯和焊接性能得到改善,因此本文將電磁攪拌引入到激光沉積制造加工技術(shù)中,研究旋轉(zhuǎn)磁場對鈦合金激光沉積制造的影響及作用機(jī)理。根據(jù)電磁攪拌器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及在激光沉積制造的實(shí)際應(yīng)用,研制符合實(shí)驗(yàn)要求的電磁攪拌器。運(yùn)用有限元方法對不同頻率下電磁攪拌裝置中心處磁場強(qiáng)度以及熔池電磁力進(jìn)行了模擬分析,并研究了旋轉(zhuǎn)磁場對熔池電磁力和熔池溫度分布及流場影響,結(jié)果表明當(dāng)電流頻率增大時(shí),熔池中電磁力首先有緩慢減小趨勢,同時(shí)功率損耗迅速增大,當(dāng)頻率繼續(xù)增大時(shí),電磁力逐漸增大,此時(shí)功率損耗基本趨于穩(wěn)定;在激勵(lì)電流變化的一個(gè)周期內(nèi),攪拌裝置中磁場強(qiáng)度也發(fā)生周期性變化。在施加旋轉(zhuǎn)磁場條件下,熔池整體溫度有所降低,溫度梯度減小,熔池內(nèi)形成圍繞熔池做周向流動的環(huán)流,流速分布均勻。對電磁攪拌輔助條件下鈦合金激光沉積制造進(jìn)行試驗(yàn)研究,將試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果相結(jié)合,對旋轉(zhuǎn)磁場作用下激光熔池的形貌及組織進(jìn)行分析。結(jié)果表明施加電磁攪拌后熔池的熔深和熔寬有所減小,結(jié)合第四章中對熔池的模擬進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)的正確性。在磁場條件下改變了鈦合金單道熔凝的形貌,但對β柱狀晶的影響很小。
【關(guān)鍵詞】：電磁攪拌裝置 旋轉(zhuǎn)磁場 激光熔池 溫度場 流場
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG665
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 激光沉積制造技術(shù)的應(yīng)用12-14
• 1.1.1 激光沉積制造技術(shù)的原理與特點(diǎn)12-13
• 1.1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展13-14
• 1.2 激光沉積制造面臨的問題14-15
• 1.3 激光沉積制造的計(jì)算機(jī)模擬15-16
• 1.4 電磁攪拌技術(shù)16-17
• 1.4.1 電磁攪拌技術(shù)原理及特點(diǎn)16-17
• 1.4.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17
• 1.5 課題的研究內(nèi)容及意義17-20
• 1.5.1 課題研究意義17-18
• 1.5.2 課題的主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 電磁攪拌器的研制20-28
• 2.1 電磁攪拌的作用機(jī)理20-22
• 2.1.1 電磁攪拌技術(shù)的原理、特點(diǎn)20
• 2.1.2 電磁攪拌技術(shù)的分類20-22
• 2.2 電磁攪拌器的研制22-24
• 2.2.1 電磁攪拌器的設(shè)計(jì)要求22
• 2.2.2 電磁攪拌器的配置方案22-24
• 2.3 電磁攪拌器中心磁場計(jì)算24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 電磁攪拌器的特性研究28-36
• 3.1 ANSYS軟件簡介28-29
• 3.2 電磁場攪拌器模型建立29-31
• 3.2.1 電磁攪拌器有限元模型建立29
• 3.2.2 電磁攪拌器數(shù)學(xué)模型建立29-31
• 3.3 模擬驗(yàn)證31-32
• 3.3.1 模擬過程及參數(shù)31
• 3.3.2 載荷施加及邊界條件31-32
• 3.4 模擬結(jié)果分析32-34
• 3.5 本章小結(jié)34-36
• 第4章 熔池流動場研究36-48
• 4.1 CFD軟件簡介36-37
• 4.2 熔凝數(shù)學(xué)模型建立37-41
• 4.2.1 流場控制方程及邊界條件37-39
• 4.2.2 基材物理模型39
• 4.2.3 熱源模型39-41
• 4.3 模擬過程及參數(shù)41
• 4.4 旋轉(zhuǎn)磁場對鈦合金熔池的影響41-46
• 4.4.1 溫度場分布41-43
• 4.4.2 熔池流場分布43-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第5章 電磁攪拌試驗(yàn)研究48-54
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法48-49
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果分析49-52
• 5.3.1 定點(diǎn)熔凝結(jié)果分析49-51
• 5.3.2 單道熔凝試驗(yàn)分析51-52
• 5.4 電磁攪拌對激光熔池影響機(jī)理討論52
• 5.5 結(jié)論52-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 致謝59-60
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文60

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本文編號：530289