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《強(qiáng)流脈沖離子束輻照金屬表面熱效應(yīng)模擬及實(shí)驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、沈陽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著強(qiáng)流脈沖離子束(HIPIB：HighIntensityPulsedIonBeams)在表面改性方面逐漸體現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)外的表面工程學(xué)者越來越對(duì)其表現(xiàn)出濃厚的興趣和研究熱忱。本文以Fourier瞬態(tài)傳熱方程為基礎(chǔ)。確定了HIPIB熱效應(yīng)的基本傳熱方程，并用ABAQUS有限元軟件，對(duì)靶材GH3536進(jìn)行不同能量參數(shù)的HIPIB輻照熱效應(yīng)的模擬計(jì)算。通過模擬比較，建立了以單元死活表征汽化材料的體加載方式模擬HIPIB的表面?zhèn)鳠嵝螢?。研究表明：在輻照過程中，束流密度是影響靶材表層材料升溫速率的主要因素，脈沖
2、電壓的變化對(duì)靶材表面升溫速率的影響作用并不明顯；HIPIB能量較高時(shí)，靶材表層和內(nèi)部材料幾乎同時(shí)發(fā)生汽化，形成氣態(tài)原子爆破式噴發(fā)，在靶材表面形成蝕坑；脈沖電壓的增大對(duì)靶材在液相狀態(tài)的冷卻速率起阻礙作用，并且可以延長靶材的凝固時(shí)間，而束流密度對(duì)冷卻速率的影響作用相對(duì)較弱；束流密度的增大可以使靶材表層在輻照方向得到較高的溫度梯度，而脈沖電壓的提高則使靶材的溫度梯度有所降低，并且顯著增大液．固轉(zhuǎn)化區(qū)域。實(shí)驗(yàn)表明，在HIPIB輻照后，靶材表面出現(xiàn)致密的蜂窩狀重熔形貌。靶材表面白色粒狀析出相為高溫合金的主要強(qiáng)化相77。該現(xiàn)象以及其過程的演變與模擬
3、結(jié)果相吻合。靶材表面局部有蝕坑，研究推斷靶材表層蝕坑的形成原因主要有以下四點(diǎn)：(1)固相原子濺射；(2)液態(tài)靶材飛濺；(3)束流的不均勻造成的局部汽化；(4)靶材氣態(tài)原子爆破式噴發(fā)。本文還對(duì)靶材45#、GH3030、WlsCraV以及40CrHIPIB的傳熱過程進(jìn)行了高能量輸入的模擬。靶材45#、W18Cr4V以及40Cr在HIPIB輻照時(shí)均體現(xiàn)出較強(qiáng)的汽化燒蝕作用，有明顯的原子噴發(fā)發(fā)生，并且可以得到較高的升溫速率、降溫速率、溫度梯度以及較深的汽化層。而01-13030的汽化燒蝕現(xiàn)象不強(qiáng)烈。關(guān)鍵詞：強(qiáng)流脈沖離子束：表面改性；熱效應(yīng)；蝕坑
4、；ABAQUS沈陽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAsthehi曲intensitypulsedionbeams(mplB)showsitsprominentadvantageinsurfacetreatment,ithasbeenattractedmoreandmoreattentionforresearchersofthesurfaceengineering．BasedonFouriertransiemstateheatingconductequation，thispaperconfirmstheheatingconducteq
5、uationofHIPIB．Thethermaleffectofthetarget(GH3536)surfaceirradiatedbyHIPIBwithdifferentpowerdensityissimulatedusingtheABAQUSsoftware．BodyHeatFluxModeusingElementremovedandreactivatedmethodimitatingthevaporizedmaterialisbuilttosimulateheatingspreadbehavioronthesurfaceirrad
6、iatedbyHIPIB．Thesimulationshowsthat，currentdensityisthemainfactorwhichinfiuentsthetemperatureincreasingvelocityduringtheirradiatedstate，andthechangeofpulsevoltagedoesn’tchangetheheatingratemarkedly．Irradiated、vinlhi曲powerdensity，thetargetsurfaceandinnermateriaivaporizeda
7、lmostsimultaneously，therefore，thegaseousatomsbreakoutfromthetargetandleaveacrateronthetargetsurface．Theincreasingofpulsevoltageisanobstacleforcoolingvelocity，moreover，itCandelaythetargetsolidification，butthecurrentdensityhaslessinfluencetothecoolingstate．Withtheincreasin
8、gofthecurrentdensity，thetemperaturegradientintheirradiateddirectionisgettinghigher．However,theincreasin
