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微流控芯片的材料与加工方法研究进展_郑小林
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PDMS微流控芯片的制备工艺研究
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你可能喜欢大棒材连轧过程微观组织不均匀性研究--《燕山大学》2013年硕士论文
大棒材连轧过程微观组织不均匀性研究
【摘要】：近年来，随着加工制造业的不断发展，大棒材作为重型设备、冶金机械等重要原材料的需求持续增加，质量要求也越来越高，如何解决大尺度棒材内部组织性能的均匀性和稳定性问题，一直是国内外学者和业界关注的焦点。本文在国家自然科学基金项目“大尺度轴类零件连续纵轧成形制造技术基础研究”（）资助下，以大棒材连轧过程为研究对象，采用非线性有限元法进行棒材连轧过程热-力-组织耦合数值模拟，研究轧制过程中轧件内部温度、应力应变、晶粒尺寸等各场量的分布状况及变化规律，重点研究了大棒材轧制过程金属变形不均匀性、温度不均匀性及其所导致的组织性能不均匀性问题，并通过物理验证数值模拟结果的正确性。
以高温奥氏体形变再结晶理论模型为基础，分析了42CrMo钢奥氏体晶粒在热轧过程中的动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大行为及其数学模型，并以此为基础，结合国内某厂Ф150大棒材生产工艺，采用刚塑性有限元方法，建立了大棒材连轧过程热-力-微观组织耦合有限元模型。通过模拟计算，分析了棒材内部应力应变、轧制温度、晶粒尺寸等场变量的演变规律。为表征截面微观组织的均匀性，引入不均匀因子M作为量化指标，通过DEFORM二次开发将不均匀因子公式嵌入有限元软件子程序，研究了轧制温度、轧制速度、孔型延伸系数等工艺参数对高温奥氏体再结晶晶粒尺寸及组织均匀性的影响规律。仿真模拟结果表明，采用低温轧制可以有效细化晶粒，但存在均匀性差的问题，而适当增加延伸系数可以弥补这一不足，即采用低温大压下量轧制可以获得良好的轧件截面晶粒尺寸与均匀性，并从轧制力能参数等因素分析了该工艺在现有机组的实施可行性问题。
利用燕山大学轧钢实验室水平二辊轧机，采用等轴断面设计方法自行设计了箱型孔型系统，进行42CrMo钢方坯热轧实验，实际测量了轧制力，并对轧后试件进行取样获得了晶粒尺寸等参数。同时，对实验工况进行了有限元模拟分析，并将模拟结果与实验结果进行比较，二者基本吻合，验证了有限元分析结果的正确性。
【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TG335.62【目录】：
摘要5-6Abstract6-11第1章 绪论11-19 1.1 课题研究背景及意义11-12 1.2 棒材热轧技术简介12-15
1.2.1 棒材轧制先进工艺技术12-13
1.2.2 控制轧制与控制冷却13-15 1.3 大棒材热轧微观组织研究现状15-16 1.4 课题来源及主要研究内容16-19第2章 热-力-微观组织耦合有限元建模19-31 2.1 刚塑性有限元基本理论19-21
2.1.1 刚塑性材料基本假设19-20
2.1.2 刚塑性有限元力学基本方程20-21
2.1.3 刚塑性有限元变分原理21 2.2 金属成形过程中得热传导基本理论21-22
2.2.1 热传导平衡方程21
2.2.2 导热过程的单值性条件21-22 2.3 奥氏体再结晶理论模型22-27
2.3.1 金属的显微组织变化22-23
2.3.2 再结晶理论模型23-26
2.3.3 晶粒长大模型26-27 2.4 大棒材连轧过程有限元建模27-29
2.4.1 DEFORM 简介27
2.4.2 大棒材连轧的有限元模型27-29
2.4.3 边界条件与初始条件29 2.5 本章小结29-31第3章 大棒材连轧有限元模拟结果分析31-43 3.1 变形分析31-34
3.1.1 工件断面形状与延伸系数31-32
3.1.2 应变场32-33
3.1.3 应变速率分析33-34 3.2 温度分析34-38
3.2.1 轧件表面温度分布34-35
3.2.2 轧件横截面温度分布35-37
3.2.3 特征点的温度场37-38 3.3 再结晶行为分析38-40
3.3.1 再结晶模拟结果38-40
3.3.2 半精轧阶段分析40 3.4 力能参数分析40-41 3.5 本章小结41-43第4章 热轧大棒材截面组织均匀性研究43-63 4.1 不均匀因子的引入43-46 4.2 组织不均匀性影响因素分析46-48
4.2.1 温度对晶粒分布的影响46
4.2.2 轧制速度对晶粒分布的影响46-47
4.2.3 有效轧制效果分析47-48 4.3 低温轧制48-58
4.3.1 低温轧制结果分析48-53
4.3.2 改善截面微观组织的措施53-56
4.3.3 轧机载荷分析56-58 4.4 形状参数对微观组织的影响58-61
4.4.1 形状参数对晶粒尺寸的影响58-60
4.4.2 形状参数对均匀性的影响60-61 4.5 本章小结61-63第5章 棒材轧制实验研究63-79 5.1 轧辊设计63-68
5.1.1 孔型设计63-66
5.1.2 工艺参数制定66
5.1.3 轧辊设计制造66-68 5.2 棒材热轧实验过程68-71
5.2.1 实验前准备与耗材68-69
5.2.2 实验过程69-71 5.3 等工况下有限元建模71-72 5.4 实验与有限元模型的对比72-77
5.4.1 几何外形结果72
5.4.2 轧制力结果分析72-73
5.4.3 微观组织分析73-77 5.5 本章小结77-79结论79-81参考文献81-85攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果85-87致谢87-89作者简介89
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