毕业开题报告：熔融金属与金刚石接触凝固过程温度过程仿真研究

华侨大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　机电及自动化学院　　　　　　专业班级：　　　　08机械电子1班

课题名称 熔融金属与金刚石接触凝固过程温度过程仿真研究

1、本课题的的研究目的和意义：
金刚石刀具因其具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点，在非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工中具有不可比拟的优势。根据结合剂材料的不同，金刚石工具主要分为树脂基、陶瓷基和金属基金刚石工具，其中金属基金刚石工具由于金属具有优异的综合机械性能而在硬脆性材料加工领域得到广泛的应用。
在金属基金刚石工具中，金刚石是切削元素、是最基本的组分，金刚石与金属的界面结合强度直接关系着金刚石是否能有效发挥作用。但由于金
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金刚石工具的制造技术还是它在生产中的推广应用，与国外相比均有很大差距，这是与国内基础工艺包括工具与加工业相对落后的现状相联系的。第四军医大学和西安交通大学在国内外钎焊金刚石研究的基础上，采用真空炉内高温钎焊的方法，以NiCr13P9 合金为钎料，配以少量Cr 粉，在高温（950℃）加压的条件下进行钎焊，从而实现了金刚石与钢基体间的牢固结合。钎料在金刚石磨粒间分布均匀，金刚石出刃高度高，其耐用度较电镀砂轮有了明显提高，工作后仅有少量金刚石脱落。高温钎焊金刚石工具在先期开发中取得的成果无疑是令人鼓舞的，不过在推广应用中也发现还存在诸多问题，其中最大的问题就是磨料会因承受热损伤而部分丧失焊前的力学机械性能（硬度、强度、耐磨性）并最终导致研发的钎焊工具无法理想发挥换代工具的加工性能优势。
3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
主要研究内容：
（1）熔融金属与金刚石接触凝固过程的温度场计算模型的建立与仿真；
（2）熔融金属与金刚石接触凝固过程接触热阻和潜热的分析研究；
（3）熔融金属与金刚石接触凝固试验；
（4）熔融金属与金刚石接触凝固过程温度变化影响因素的分析；
成果形式：论文.
4、拟解决的关键问题：

（1）接触热阻和潜热的处理
（2）能否准确把握温度变化的影响因素，并对不同条件下温度的变化进行计算分析

5、研究思路、方法和步骤：
利用有限元仿真软件comsol3.5，对熔融金属与金刚石结合过程的温度场进行仿真计算。在此基础上，进行相关实验对仿真结果验证，并利用所学热传学方面的知识，分析影响该过程的温度变化的因素。
主要内容有：
（1）建立熔融金属与金刚石接触过程的温度场计算模型，进行初步仿真计算；
（2）在初步仿真基础上进行试验验证；
（3）将试验结果和仿真结果进行比对，修正仿真模型；
（4）进一步分析熔融金属与金刚石接触过程的温度变化的因素，得出结论。

6、本课题的进度安排：

（1）查看文献了解热传导方面的理论知识；
（2）熟悉有限元相关知识以及液态金属与金刚石的接触过程，建立温度场理论模型；
（3）熟悉comsol3.5仿真软件，建立液态金属与金刚石接触过程仿真模型；
（4）通过仿真模型对温度场进行运算，对熔融金属以及金刚石温度变化的影响因素进行分析，得出相关结论；
（5）通过相关实验对温度场仿真模型进行进一步的验证，分析；
（6）撰写论文；
（7）参加论文答辩。
7、参考文献：
[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，当前仅显示1647字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业开题报告：熔融金属与金刚石接触凝固过程温度过程仿真研究》）