畢業(yè)開題報告：熔融金屬與金剛石接觸凝固過程溫度過程仿真研究

華僑大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報告
學(xué)院：　機(jī)電及自動化學(xué)院　　　　　　專業(yè)班級：　　　　08機(jī)械電子1班

課題名稱 熔融金屬與金剛石接觸凝固過程溫度過程仿真研究

1、本課題的的研究目的和意義：
金剛石刀具因其具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù)，以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點(diǎn)，在非金屬硬脆材料如石墨、高耐磨材料、復(fù)合材料、高硅鋁合金及其它韌性有色金屬材料的精密加工中具有不可比擬的優(yōu)勢。根據(jù)結(jié)合劑材料的不同，金剛石工具主要分為樹脂基、陶瓷基和金屬基金剛石工具，其中金屬基金剛石工具由于金屬具有優(yōu)異的綜合機(jī)械性能而在硬脆性材料加工領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
在金屬基金剛石工具中，金剛石是切削元素、是最基本的組分，金剛石與金屬的界面結(jié)合強(qiáng)度直接關(guān)系著金剛石是否能有效發(fā)揮作用。但由于金
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金剛石工具的制造技術(shù)還是它在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，與國外相比均有很大差距，這是與國內(nèi)基礎(chǔ)工藝包括工具與加工業(yè)相對落后的現(xiàn)狀相聯(lián)系的。第四軍醫(yī)大學(xué)和西安交通大學(xué)在國內(nèi)外釬焊金剛石研究的基礎(chǔ)上，采用真空爐內(nèi)高溫釬焊的方法，以NiCr13P9 合金為釬料，配以少量Cr 粉，在高溫（950℃）加壓的條件下進(jìn)行釬焊，從而實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體間的牢固結(jié)合。釬料在金剛石磨粒間分布均勻，金剛石出刃高度高，其耐用度較電鍍砂輪有了明顯提高，工作后僅有少量金剛石脫落。高溫釬焊金剛石工具在先期開發(fā)中取得的成果無疑是令人鼓舞的，不過在推廣應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)還存在諸多問題，其中最大的問題就是磨料會因承受熱損傷而部分喪失焊前的力學(xué)機(jī)械性能（硬度、強(qiáng)度、耐磨性）并最終導(dǎo)致研發(fā)的釬焊工具無法理想發(fā)揮換代工具的加工性能優(yōu)勢。
3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
主要研究內(nèi)容：
（1）熔融金屬與金剛石接觸凝固過程的溫度場計(jì)算模型的建立與仿真；
（2）熔融金屬與金剛石接觸凝固過程接觸熱阻和潛熱的分析研究；
（3）熔融金屬與金剛石接觸凝固試驗(yàn)；
（4）熔融金屬與金剛石接觸凝固過程溫度變化影響因素的分析；
成果形式：論文.
4、擬解決的關(guān)鍵問題：

（1）接觸熱阻和潛熱的處理
（2）能否準(zhǔn)確把握溫度變化的影響因素，并對不同條件下溫度的變化進(jìn)行計(jì)算分析

5、研究思路、方法和步驟：
利用有限元仿真軟件comsol3.5，對熔融金屬與金剛石結(jié)合過程的溫度場進(jìn)行仿真計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)對仿真結(jié)果驗(yàn)證，并利用所學(xué)熱傳學(xué)方面的知識，分析影響該過程的溫度變化的因素。
主要內(nèi)容有：
（1）建立熔融金屬與金剛石接觸過程的溫度場計(jì)算模型，進(jìn)行初步仿真計(jì)算；
（2）在初步仿真基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證；
（3）將試驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行比對，修正仿真模型；
（4）進(jìn)一步分析熔融金屬與金剛石接觸過程的溫度變化的因素，得出結(jié)論。

6、本課題的進(jìn)度安排：

（1）查看文獻(xiàn)了解熱傳導(dǎo)方面的理論知識；
（2）熟悉有限元相關(guān)知識以及液態(tài)金屬與金剛石的接觸過程，建立溫度場理論模型；
（3）熟悉comsol3.5仿真軟件，建立液態(tài)金屬與金剛石接觸過程仿真模型；
（4）通過仿真模型對溫度場進(jìn)行運(yùn)算，對熔融金屬以及金剛石溫度變化的影響因素進(jìn)行分析，得出相關(guān)結(jié)論；
（5）通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)對溫度場仿真模型進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，分析；
（6）撰寫論文；
（7）參加論文答辯。
7、參考文獻(xiàn)：
[1]Yan Zhang,Shriram Ramanathan. Analysis of “on” and “off” times for thermally driven VO2 metal-insulator transition nanoscale switching devices[J]. Solid-State Electronics,2011,62:161-164.
[2]G. Comini ,S.Savino. Accuracy of ……（未完，全文共3261字，當(dāng)前僅顯示1647字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)開題報告：熔融金屬與金剛石接觸凝固過程溫度過程仿真研究》）