高頻磁場(chǎng)下鋁基復(fù)合材料熔體中顆粒相的受力與遷移行為模擬研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有密度小、比模量與比強(qiáng)度高、耐磨性及高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車交通、航天航空等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，而顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中增強(qiáng)相的形貌、尺寸、分布狀態(tài)以及與基體界面的匹配結(jié)合是影響材料性能的關(guān)鍵因素，顆粒增強(qiáng)相尺寸細(xì)?。▉單⒚?納米級(jí)）且在基體內(nèi)均勻分布能起到更理想的增強(qiáng)效果，可以有效提高復(fù)合材料的綜合性能。但在顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熔液凝固過(guò)程中，顆粒相的偏聚、團(tuán)簇造成其在基體內(nèi)的分布不均勻，會(huì)嚴(yán)重影響復(fù)合材料的整體性

2、能。近年來(lái)，將磁場(chǎng)作用于金屬熔體的凝固已成為復(fù)合材料基礎(chǔ)研究和開發(fā)制備新功能材料的重要領(lǐng)域，且高頻磁場(chǎng)以其操作簡(jiǎn)便性，得到了更廣泛的應(yīng)用。
　　本文首先設(shè)計(jì)了高頻磁場(chǎng)，并在此基礎(chǔ)上基于ANSYS有限元分析軟件計(jì)算和分析了有負(fù)載時(shí)磁感應(yīng)線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，鑒于金屬熔體和顆粒相電導(dǎo)率的差異，高頻磁場(chǎng)在金屬熔體中能夠產(chǎn)生較大的電磁體積力，從而對(duì)顆粒相產(chǎn)生反向的電磁擠壓力，故而使顆粒相產(chǎn)生遷移行為。然后，改變高頻磁場(chǎng)的電流、頻率等參數(shù)

3、，計(jì)算顆粒增強(qiáng)相的遷移行為，并對(duì)其分布進(jìn)行了分析。
　　第一部分通過(guò)理論分析高頻磁場(chǎng)的計(jì)算過(guò)程，再借助ANSYS分析軟件建立計(jì)算模型，并模擬計(jì)算不同電磁參數(shù)下，鋁合金熔液內(nèi)不同位置處磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布。
　　第二部分構(gòu)建高頻磁場(chǎng)下顆粒相的運(yùn)動(dòng)模型，同時(shí)對(duì)顆粒相進(jìn)行受力分析，研究不同電磁參數(shù)對(duì)顆粒相受力的影響。通過(guò)理論分析顆粒相的遷移速率以及遷移方向的偏移程度。
　　第三部分探究不同磁場(chǎng)參數(shù)條件下，高頻磁場(chǎng)對(duì)Al2O3顆粒

4、與Mg2Si顆粒遷移行為的影響，在顆粒相受力分析以及運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)Al2O3顆粒與Mg2Si顆粒的遷移行為進(jìn)行了模擬計(jì)算，研究電流密度、電流頻率以及顆粒粒徑對(duì)不同位置處Al2O3顆粒與Mg2Si顆粒的遷移速率與遷移方向的影響，對(duì)比研究結(jié)果，探討Al2O3顆粒與Mg2Si顆粒的最終分布情況。
　　第四部分通過(guò)對(duì)比分析不同磁場(chǎng)參數(shù)下，高頻磁場(chǎng)對(duì)兩種不同性質(zhì)顆粒相的遷移速率與運(yùn)動(dòng)行為的影響差異。同時(shí)分析高頻磁場(chǎng)對(duì)兩種不同性質(zhì)顆粒相