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熔渗法是制备CuW合金常用的一种方法,其制备工艺参数直接影响CuW合金的质量,因此优化熔渗工艺参数是提高CuW合金质量的重要手段。对熔渗过程进行数值模拟,可以预测熔体在预制骨架内的流动状态及变化规律,为熔渗过程质量控制提供依据。本文对CuW合金一维、二维、三维熔渗过程分别进行了计算与模拟分析,通过实验验证了模拟结果。研究工作取得以下结论:
1.在分析CuW合金等温熔渗过程的基础上,建立了熔渗过程的流体理论模型,讨论了熔渗过程相关参数的计算方法,如熔渗动力计算、渗透系数计算、孔隙率计算等,推导出了一维等温熔渗过程熔渗深度与熔渗时间的关系,并解析分析了W骨架孔隙率对熔渗时间、渗透系数的影响以及W粉粒径对熔渗时间、渗透系数的影响。
2.根据W骨架孔隙结构建立了二维微管模型,利用ANSYS软件模拟了二维熔渗过程中的速度矢量分布图和压力分布图,解释了铜液在渗流过程中的流动趋势和压力变化。
3.建立了等径W颗粒骨架三维模型,利用ANSYS软件模拟了熔渗过程的速度矢量分布图和压力分布图,解释了整个熔渗过程的渗流情况。利用ProCAST软件成功模拟了铜液的流动时间与充型体积分数关系,并清楚地观察了整个熔渗过程。
4.建立了不同粒径的W颗粒等径骨架模型,利用ProCAST软件模拟了铜液在其内部的熔渗过程,结果表明,骨架中W粉粒径越大,铜液浸渗所需的熔渗时间越短;建立了非等径W颗粒骨架模型,与等径模型模拟结果进行比较,结果表明,对于相同尺寸的W骨架,等径模型比非等径模型更能保证CuW合金熔渗的饱和度,且缩短熔渗时间。
5.通过实验验证了ProCAST软件模拟铜液在等径模型及非等径模型内的模拟结果。通过比较回归分析的实验结果与模拟结果,表明了模型的正确性、算法的可行性,并得到了CuW合金熔渗深度与熔渗时间的关系。