為研制應(yīng)用于船用低速機缸套的新型鑄鐵材料,提出多尺度設(shè)計稀土摻雜Tarkall-C合金,使其符合設(shè)計使用要求。本文主要使用多尺度模擬方法,從第一性原理計算及有限元模擬兩個方面,對稀土摻雜Tarkall-C合金進行了研究。從第一性原理的角度,從量子尺度研究了稀土摻雜對Tarkall-C合金中滲碳體、鐵素體的晶格結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、彈性模量造成的影響。在有限元模擬角度,建立了預(yù)測稀土摻雜Tarkall-C合金的顯微組織二維理論模型,并對其力學(xué)性能進行了預(yù)測。同時對制備的稀土摻雜Tarkall-C合金進行了表征。本文計算了滲碳體及合金滲碳體、鐵素體及合金鐵素體晶格結(jié)構(gòu),計算結(jié)果表明稀土元素?fù)诫s對滲碳體和鐵素體的晶格結(jié)構(gòu)有較大的影響。從宏觀層面上看晶格結(jié)構(gòu)的改變意味著較大的晶格畸變的產(chǎn)生,會在材料基體中產(chǎn)生較多的位錯、空位等缺陷,對材料的力學(xué)性能產(chǎn)生較大的影響。同時通過對能量、態(tài)密度、彈性性質(zhì)等方面的計算分析稀土元素?fù)诫s過程的分配行為,并且對稀土原子摻雜形成合金滲碳體的種類進行分析。建立了Tarkall-C合金的理論模型,并且預(yù)測了稀土摻雜量為0%和0.1%的Tarkall-C合金的彈性模量及剪切模量。根據(jù)有限元模擬的結(jié)果分析了材料摩擦過程中裂紋及損傷產(chǎn)生的顯微組織機理,分析了材料摩擦過程中的疲勞損傷和裂紋產(chǎn)生的位置,以及摩擦過程中較硬的珠光體相和滲碳體相更容易脫落。制備了稀土摻雜Tarkall-C合金試樣并且進行了力學(xué)性能測試,得到具有良好性能的稀土摻雜Tarkall-C合金。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG143
【部分圖文】：

C 原子朝著形成石墨的方向進行。通過控制澆注溫厚等可以控制冷卻的快慢。同時，過熱和高溫靜置是一種變態(tài)型石墨。在光學(xué)顯微鏡下觀察，蠕蟲狀石墨和球狀石墨之間，屬于過渡形態(tài)的石墨。蠕蟲狀石顯大于球狀石墨，一般為 2~10，側(cè)面彎曲角度各異蠕蟲狀石墨周圍同時還存在著大量的點狀石墨，球處甚至存在開花狀石墨。單單了解蠕蟲狀石墨的二維石墨的三維空間特征后，才能對蠕蟲狀石墨的形態(tài)做形貌有如下特征：（1）蠕蟲狀石墨在每個共晶團內(nèi)都墨那樣存在分枝。（2）所有蠕蟲狀石墨的側(cè)面都是高顯的螺旋位錯生長特征。（3）端部圓鈍，呈圓弧狀微鏡下觀察到的球狀石墨，有一部分不一定就是石或分枝上某一局部的截面[38]。

中可以作為晶體長大的核心，成為形核過程中滲碳體不受硝酸酒精溶液的腐蝕，在金相顯微味酸鈉對鑄鐵組織進行腐蝕，可以在顯微鏡下織具有很多種存在形態(tài)，在鋼和鑄鐵中與其他形成的珠光體是鑄鐵中最主要的相，滲碳體則的性能有很大的影響。同時 Fe3C 又是一種亞公式所示的分解反應(yīng)：Fe3C→3Fe+C，所分解體以和鐵素體形成的珠光體層片狀組織出現(xiàn)在，其結(jié)構(gòu)和數(shù)量分部對于鑄鐵組織的硬度、脆滲碳體會與其他金屬元素或非金屬元素形成固的原子可以置換滲碳體中的 C 原子；而其他金成置換固溶體，成為改變鑄鐵組織和性能特征的

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 DD 模擬提供反映應(yīng)變硬化過程，必須能夠達到實驗值即（> 10％）的塑性用于 3D DD 模擬的高級時間積分算法。并且評估了高級算法在大規(guī)模 D能。4）宏觀尺度：宏觀尺度上材料的結(jié)構(gòu)可以視作是連續(xù)介質(zhì)處理，連續(xù)場質(zhì)的過程中起到了決定性的作用。宏觀尺度的數(shù)量級約為 10-2m，即 m尺度上，主要應(yīng)用的模擬方法為有限元法。

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本文編號：2813339