高頻磁場下鋁基復合材料熔體中顆粒相的受力與遷移行為模擬研究.pdf

1、顆粒增強鋁基復合材料具有密度小、比模量與比強度高、耐磨性及高溫性能好等優(yōu)點，在汽車交通、航天航空等領域有廣闊的應用前景，而顆粒增強復合材料中增強相的形貌、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，顆粒增強相尺寸細小（亞微米/納米級）且在基體內(nèi)均勻分布能起到更理想的增強效果，可以有效提高復合材料的綜合性能。但在顆粒增強鋁基復合材料熔液凝固過程中，顆粒相的偏聚、團簇造成其在基體內(nèi)的分布不均勻，會嚴重影響復合材料的整體性

2、能。近年來，將磁場作用于金屬熔體的凝固已成為復合材料基礎研究和開發(fā)制備新功能材料的重要領域，且高頻磁場以其操作簡便性，得到了更廣泛的應用。
　　本文首先設計了高頻磁場，并在此基礎上基于ANSYS有限元分析軟件計算和分析了有負載時磁感應線圈內(nèi)的磁感應強度分布，鑒于金屬熔體和顆粒相電導率的差異，高頻磁場在金屬熔體中能夠產(chǎn)生較大的電磁體積力，從而對顆粒相產(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，改變高頻磁場的電流、頻率等參數(shù)

3、，計算顆粒增強相的遷移行為，并對其分布進行了分析。
　　第一部分通過理論分析高頻磁場的計算過程，再借助ANSYS分析軟件建立計算模型，并模擬計算不同電磁參數(shù)下，鋁合金熔液內(nèi)不同位置處磁感應強度的分布。
　　第二部分構(gòu)建高頻磁場下顆粒相的運動模型，同時對顆粒相進行受力分析，研究不同電磁參數(shù)對顆粒相受力的影響。通過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參數(shù)條件下，高頻磁場對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動分析的基礎上，對Al2O3顆粒與Mg2Si顆粒的遷移行為進行了模擬計算，研究電流密度、電流頻率以及顆粒粒徑對不同位置處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。
　　第四部分通過對比分析不同磁場參數(shù)下，高頻磁場對兩種不同性質(zhì)顆粒相的遷移速率與運動行為的影響差異。同時分析高頻磁場對兩種不同性質(zhì)顆粒相