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强流脉冲电子束材料改性三维数值模拟  
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【英文题名】 Three Dimension Numerical Simulation of Materials Modification by High Current Pulsed Electron Beam
【作者】 宋振飞;
【导师】 秦颖;
【学位授予单位】 大连理工大学;
【学科专业名称】 凝聚态物理
【学位年度】 2008
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 大连理工大学
【网络出版投稿时间】 2008-07-09
【关键词】 强流脉冲电子束; 数值模拟; 温度场; 冲击热应力; 熔坑;
【英文关键词】 High current pulsed electron beam (HCPEB); Numerical simulation; Temperature fields; The thermal shock stress; Craters;
【中文摘要】 本论文以316 L不锈钢、热障涂层和铁基体表面粘涂铝粉后形成的双层材料为改性材料,讨论了强流脉冲电子束对材料的热效应作用规律。 建立了柱坐标系下的三维温度场模型。沿电子束入射方向,给出了重熔层深度(1～2μm),温度梯度(约10~8 K/m),升、降温速率(10~8～10~9 K/s)等模拟结果。随后的实验结果表明:重熔层厚度与模拟结果吻合;极高的温度梯度使材料表层出现强烈的塑性变形,甚至诱发出微裂纹;快速的升、降温速率使表层发生晶粒细化现象;垂直于电子束方向上,由于脉冲电子束束斑能量具有高斯分布形式,对材料表面的径向改性并不均匀。 进一步发展了冲击热应力模型。当强流脉冲电子束轰击靶材时,材料亚表层能量沉积最大,亚表层附近亚稳态第二相(或第二相晶界附近)首先熔化;迅速膨胀的液滴不断向周围挤压,使底部产生塑性挤压变形;随后表层受到迅速膨胀液滴的挤压,很快失去抵抗力;液滴瞬间突破表层,喷发出去;同时,熔坑底部得到一个瞬间反冲力,使得熔坑底部被急速挤压,形成了冲击热应力,实现材料的深层改性。
【英文摘要】 Based on the modification materials: 316 L stainless steel, Thermal Barrier Coatings (TBCs), and Fe based - Al coating, this dissertation focus on the thermal effect of the surface modification by High Current Pulsed Electron Beam (HCPEB). The axial symmetric three-dimensional temperature field model is put forward. In the direction of HCPEB, some relative results are obtained: The melt layer (1～2μm), it's quite accordant to the experiment's observation; The temperature gradient is about 10~8 K/...
【更新日期】 2008-07-23

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