本文關(guān)鍵詞：特殊形貌氧化鈦及以其前驅(qū)體為模板鈦酸鋰制備與研究

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【摘要】：碳鋼是世界上用量最大的金屬材料,熔焊是鋼結(jié)構(gòu)最重要的連接方法之一,其應用遍及國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域。熔焊是一個極不均勻加熱和冷卻的過程,熱輸入產(chǎn)生的焊接熱循環(huán)引起焊接熱影響區(qū)內(nèi)奧氏體晶粒長大和固態(tài)相變,嚴重影響焊接接頭力學性能,甚至導致焊接失效。研究焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變和晶粒長大過程規(guī)律,可為優(yōu)化材料組織、提高接頭性能、指導焊接工藝制定提供依據(jù),具有重要的理論意義和工程價值。本文以典型碳鋼Q235B、Q345E、45號鋼為試驗材料,相繼進行熔化極活性氣體保護焊平板對接試驗、金相試驗和定量分析試驗對三種鋼材焊接熱影響區(qū)各類組織的體積分數(shù)及Q345E鋼粗晶區(qū)內(nèi)不同位置的晶粒尺寸進行測定。結(jié)合實際焊接工藝,選用J.Goldak雙橢球功率密度分布體熱源模型,綜合傳熱理論,建立MAG焊接溫度場模型,依據(jù)Kirkaldy和Koistinen-Marburger相變動力學方程建立焊接熱影響區(qū)相變模型,并將二者進行耦合,利用FORTRAN語言分別編寫熱源(DFLUX)和相變(UMATHT)子程序,運用ABAQUS三維有限元分析軟件,建立適當?shù)挠邢拊Ｐ?實現(xiàn)Q235B、Q345E和45號鋼三種鋼材MAG焊接溫度場及熱影響區(qū)固態(tài)相變過程的計算機模擬。模擬結(jié)果顯示:焊接熔池模擬形貌與實際形貌基本符合,其熔寬和熔深分別為7.2mm和4.5mm;焊接熱影響區(qū)各類組織體積分數(shù)的模擬結(jié)果與實測結(jié)果基本吻合,偏離度均在±10%以內(nèi),驗證了HAZ相變模型可靠度。運用N.E.Hannerz解析公式計算焊接熱循環(huán),基于試驗數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)蒙特卡洛時間步與真實時間—溫度關(guān)系之間的轉(zhuǎn)化,結(jié)合蒙特卡洛法和晶粒長大動力學理論,建立二維蒙特卡洛晶粒長大模型,運用MATALAB軟件編寫晶粒長大程序,實現(xiàn)Q345E鋼粗晶區(qū)晶粒長大過程的動態(tài)計算機模擬。模擬結(jié)果顯示:Q345E鋼粗晶區(qū)內(nèi)不同位置,晶粒長大程度不同;距熔合線越近,晶粒尺寸越大。Q345E鋼粗晶區(qū)內(nèi)距熔合線100、200、300、400和500um五個位置,最終晶粒尺寸模擬結(jié)果與實測結(jié)果相符,偏離度均在±10%以內(nèi),驗證了CGHAZ晶粒長大模型可靠度。
【關(guān)鍵詞】：焊接熱影響區(qū) 固態(tài)相變 晶粒長大 定量分析 計算機模擬
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題背景10
• 1.2 國內(nèi)外相變的研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 試驗研究10-12
• 1.2.2 計算機模擬12-19
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容19-20
• 第二章 固態(tài)相變基礎(chǔ)20-35
• 2.1.固態(tài)相變的定義20
• 2.2 固態(tài)相變的主要分類20-23
• 2.2.1 按熱力學分類20
• 2.2.2 按平衡狀態(tài)圖分類20-22
• 2.2.3 按原子遷移情況特征分類22-23
• 2.2.4 按相變方式分類23
• 2.3 固態(tài)相變的特點23-24
• 2.4 固態(tài)相變的熱力學24-27
• 2.4.1 相變驅(qū)動力24-25
• 2.4.2 相變勢壘25-27
• 2.5 固態(tài)相變的形核27-30
• 2.5.1 均勻形核27
• 2.5.2 非均勻形核27-30
• 2.6 固態(tài)相變的晶核長大30-33
• 2.6.1 長大機制30-31
• 2.6.2 長大速度31-33
• 2.7 固態(tài)相變動力學33-34
• 2.7.1 形核率33-34
• 2.7.2 長大速率34
• 2.8 本章小結(jié)34-35
• 第三章 試驗材料及方法35-46
• 3.1 試驗材料35-37
• 3.2 試驗方法37-44
• 3.2.1 焊接試驗37-38
• 3.2.2 金相試驗38-40
• 3.2.3 定量分析試驗40-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 第四章 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變和晶粒長大的計算機模擬46-63
• 4.1 焊接溫度場模型的建立46-47
• 4.1.1 控制方程46
• 4.1.2 熱源模型46-47
• 4.1.3 邊界條件47
• 4.2.焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變模型的建立47-53
• 4.2.1 相變臨界溫度47-48
• 4.2.2 相變動力學模型48-50
• 4.2.3 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變計算機模擬程序設(shè)計50-53
• 4.3 有限元計算模型的建立53-57
• 4.3.1 建立幾何模型53
• 4.3.2 材料的熱物理性能參數(shù)53-55
• 4.3.3 裝配部件55
• 4.3.4 設(shè)定分析步55-56
• 4.3.5 邊界條件56
• 4.3.6 施加載荷56
• 4.3.7 劃分網(wǎng)格56
• 4.3.8 相變的影響56-57
• 4.4 焊接熱影響區(qū)晶粒長大模型的建立57-62
• 4.4.1 蒙特卡洛正常晶粒長大模型57-59
• 4.4.2 焊接熱循環(huán)曲線的計算59
• 4.4.3 焊接熱影響區(qū)晶粒長大動力學59
• 4.4.4 蒙特卡洛時間步與真實時間-溫度關(guān)系轉(zhuǎn)換59-60
• 4.4.5 格點概率60
• 4.4.6 焊接熱影響區(qū)晶粒長大程序設(shè)計60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 試驗結(jié)果與分析63-79
• 5.1 焊接熱影響區(qū)金相分析試驗結(jié)果63-66
• 5.1.1 焊接熱影響區(qū)金相圖63-65
• 5.1.2 金相組織體積分數(shù)測定結(jié)果65-66
• 5.1.3 晶粒尺寸測定結(jié)果66
• 5.2 焊接溫度場的計算機模擬結(jié)果66-69
• 5.2.1 焊接溫度場計算結(jié)果66-67
• 5.2.2 焊接熱循環(huán)計算結(jié)果67-69
• 5.3 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變的計算機模擬結(jié)果69-74
• 5.3.1 焊接熱影響區(qū)組織預測結(jié)果69-71
• 5.3.2 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變模型驗證71-74
• 5.4 焊接熱影響區(qū)晶粒長大的蒙特卡洛計算機模擬結(jié)果74-77
• 5.4.1 焊接熱循環(huán)曲線74
• 5.4.2 蒙特卡洛時間步與真實時間溫度關(guān)系之間的轉(zhuǎn)換74-75
• 5.4.3 焊接熱影響區(qū)晶粒長大模擬結(jié)果75-77
• 5.4.4 焊接熱影響區(qū)晶粒長大模型驗證77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論79-80
• 參考文獻80-83
• 致謝83-84

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本文編號：1006725