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高强电场作用下金属材料电热效应的研究

【摘要】:高强电场作用下,金属材料的微观组织可以得到显著细化,45钢等还会出现组织愈合等现象,是一种具有广泛应用前景的新型金属材料处理技术。本文基于有限元分析方法,对金属合金材料在高强电场作用下,电热效应引发的温度场变化规律进行了数值模拟,并与实验结果进行对比。重点研究通过数值模拟技术,优化脉冲电流实验参数,同时初步分析电热效应对其微观组织的影响,为更深入的理论分析及后续实验提供数据支持。 温度场是研究金属材料微观组织、各种力学性能重要参考指标,正确并且符合实际情况的边界条件是温度场分析的关键。本文对AZ91镁合金、H70黄铜及45钢在不同参数脉冲电流作用下温度场分布进行了细致的研究。实验发现,用适当的电流参数的脉冲电场作用AZ91镁合金时,其中第二相组织具有细化迹象。 基于有限元分析法,对三种合金在脉冲电流作用下的温度场分布进行数值模拟分析,可以优化实验方案,提高实验效率。对脉冲电流作用于AZ91镁合金实验的温度场分布进行数值模拟,建立了脉冲电流数值模型,当脉冲电流最大电流密度为jm?3.4kA/mm2时,得出与实际实验相符的试件中间部分的温度及金属材料内部的温度升高规律,并对电热效应的影响机理进行初探。另外选取了H70黄铜、45钢多种合金材料作为研究对象进行模拟计算验证,模拟结果与实验结果基本相符。

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