電子束鋁合金表面處理溫度場及應力場仿真與實驗研究.pdf

1、鋁及鋁合金材料具有比強度高、易加工成型等優(yōu)點,廣泛應用于各個高新領域,但亦有易腐蝕等缺點,因此需要進行表面處理。而電子束表面處理技術能夠有效地提高材料表面的強度和改善材料表面的耐磨性及耐蝕性。但是目前人們對電子束表面處理過程并不十分了解,因此有必要對其進行研究。
　　通過閱讀大量的相關文獻,分析電子束表面處理過程溫度場及應力場形成的物理基礎,結合電子束焊機的實際工作環(huán)境和仿真相關理論,建立了電子束表面處理溫度場的有限元模型,并進行

2、了實驗驗證。在溫度場有限元模型的基礎上建立了電子束表面處理應力場的有限元模型,分析了高溫熱力學參數(shù)對電子束表面處理應力場的影響,并進行了實驗驗證。討論了束流大小、束斑直徑和掃描半徑對掃描電子束表面處理溫度場及應力場的影響。研究表明:所建立的電子束表面處理溫度場有限元模型是合理的。在處理區(qū)獲得晶粒非常細小的表面強化區(qū)組織,電子束表面處理后的鋁合金表面硬度大幅度提高,是基體硬度的1.39倍。在其它參數(shù)不變的情況下,隨著束流I的增大,試樣表面

3、的最高溫度基本上呈線性升高,熔池的寬度和深度也有所增大;隨著束斑直徑d增加,試樣表面的最高溫度呈線性下降,熔池的深度也略有減小,而寬度則快速地增大;隨著掃描半徑R增加,最高溫度、熔池的寬度和深度均急劇下降。所建立的電子束表面處理應力有限元模型及通過不斷地試驗確定的材料高溫熱力學參數(shù)是合理的。試樣表面最大應力出現(xiàn)在掃描帶內側,最大應力值為115.4MPa。在其它參數(shù)不變的情況下,隨著束流的增加,試樣表面的最大應力基本上呈線性升高;束流小于