發(fā)布時(shí)間：2017-12-03 10:17

  本文關(guān)鍵詞：強(qiáng)流脈沖電子束表面合金化的數(shù)值模擬

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【摘要】：材料表面改性技術(shù)可實(shí)現(xiàn)材料表面相結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)或表面成分的改變,從而達(dá)到性能優(yōu)化,尤其對于耐磨抗蝕等表面性能的提升具有重要意義。近年來發(fā)展起來的強(qiáng)流脈沖電子束表面合金化,采用脈沖電子束能量注入方式,具有能量利用率高、基體不易變形等特點(diǎn),整個(gè)表面合金化過程在真空室內(nèi)進(jìn)行,基體清潔度好,可以對基體任意部位實(shí)施合金化手段,處理方式靈活便捷。通過表面預(yù)涂覆或沉積合金化所需要的物質(zhì),再經(jīng)電子束轟擊后,基體表面合金化層發(fā)生形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等改變,大大改善基體表面性能。已經(jīng)有316L不銹鋼基體上的脈沖電子束表面合金化改性的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)導(dǎo)。由于脈沖特性,脈沖電子束表面合金化的工藝參數(shù)難以用實(shí)驗(yàn)方法確定。本論文以不銹鋼表面合金化鈦涂層的實(shí)驗(yàn)為背景,模擬了溫度場變化,從而對制備工藝加以指導(dǎo),主要工作包括：(1)在電子束表面改性三維溫度場理論模型的基礎(chǔ)上,建立帶界面分層表面合金化溫度場理論模型。(2)根據(jù)涂層厚度,確立新的能量沿深度方向的分布函數(shù),從而得到電子束總的能量分布。(3)從能量密度、涂層元素及涂層厚度三個(gè)方面,對316L不銹鋼電子束表面合金化過程產(chǎn)生的溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明,6 J/cm2能量密度下,單脈沖電子束可以實(shí)現(xiàn)1.1μm的Ti涂層和基體表面1μm薄層同時(shí)熔化,并在108～109K/s的急劇冷卻速率條件下,快速凝固,實(shí)現(xiàn)基體表面合金化;在6 J/cm2能量密度下,單脈沖電子束可實(shí)現(xiàn),2 μm的A1涂層和基體表面0.5 μm薄層同時(shí)熔化,并在107～108K/s的急劇冷卻速率條件下,快速凝固,實(shí)現(xiàn)基體表面合金化。本論文的結(jié)果對于脈沖電子束表面改性工藝的優(yōu)化具有一定指導(dǎo)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1248346