Mô phỏng số quá trình ép Titan trong kênh gấp khúc có tiết diện không đổi nhằm tạo cấu trúc Nanô

Mô phỏng số quá trình ép Titan trong kênh gấp khúc có tiết diện không đổi nhằm tạo cấu trúc Nanô Mô phỏng số quá trình ép Titan trong kênh gấp khúc có tiết diện không đổi nhằm tạo cấu trúc Nanô Mô phỏng số quá trình ép Titan trong kênh gấp khúc có tiết diện không đổi nhằm tạo cấu trúc Nanô luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Phạm sơn Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội 0B 1B - luận văn thạc sĩ khoa học ngành : công nghệ khí công nghệ khí 2004 - 2006 Hà Nội 2006 Mô số trình ép Titan kênh gấp khúc có tiết diện Không đổi nhằm tạo cấu trúc nanô Phạm sơn Hà Nội 2006 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội *** - Luận văn thạc sĩ khoa học Mô số trình ép Titan kênh gấp khúc có tiết diện Không đổi nhằm tạo cấu trúc nanô Ngành: công nghệ khí phạm sơn Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn trọng giảng Hà Nội - 2006 -I- lời cam đoan Sau trình làm việc nghiêm túc tác giả đà hoàn thành luận văn với đề tài: Mô số trình ép Titan kênh gấp khúc có tiết diện không đổi nhằm tạo cấu trúc nanô Tác giả xin cam đoan toàn kết trình bày luận văn công trình tác giả thực chưa công bố tạp trí Nếu không vậy, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm - II - Mơc lơc Trang Lêi cam ®oan Mơc lơc Danh mục chữ viết tắt Danh mục hình vẽ Lời mở đầu I II IV V IX Chương 1: Phương pháp chế tạo vật liệu cấu trúc nanô biến dạng dẻo khốc liệt - SPD 1.1 Tổng quan phương pháp biến dạng dẻo khốc liệt - SPD 1.2 Phương pháp SPD hình thành cấu trúc nanô 1.2.1 Kỹ thuật chế độ SPD 1.2.2 Đặc trưng cấu trúc nanô hình thµnh cđa chóng 1.3 KÕt ln 01 02 02 03 12 24 Chương 2: Phần mềm ansys ứng dụng Mô số trình biến dạng lớn 2.1 Giíi thiƯu chung vỊ ANSYS 2.2 KÕt cÊu cđa phÇn mềm ANSYS 2.2.1 Tiền xử lý (preprocessing) 2.2.2 Giải to¸n (solution) 2.2.3 HËu xư lý (postprocessing) 2.2 ANSYS mô số trình biến dạng lớn 2.3 KÕt luËn 26 26 27 28 49 50 51 52 Chương 3: mô trình ép titan kênh gấp khúc có tiết diện không đổi 3.1 Tổng quan chung vỊ Titan 3.1.1 Giíi thiƯu chung vỊ Titan 3.1.2 TÝnh chÊt vËt lý cña Titan 53 53 53 54 - III - 3.1.3 M¹ng tinh thĨ cđa Titan 3.1.4 Đặc điểm chuyển biến pha Ti 3.1.5 ứng dụng Titan 3.2 Xây dựng toán ép phôi titan phương pháp ECAP 3.2.1 Xây dựng mô hình 3.2.2 Xác định kiểu phần tử thuộc tính vật liệu 3.2.3 Chia lưới phần tử hữu hạn 3.2.4 Xác định cặp tiếp xúc phần tử tiếp xúc 3.2.5 Đặt tải giải toán 3.3 Kết tính toán phân tích 3.3.1 Kết mô trình ECAP 900 3.3.2 Kết mô trình ECAP 1200 3.3.3 Phân tích kết mô tr×nh ECAP 3.3.4 KÕt ln 3.4 ThÝ nghiƯm Ðp Titan kªnh gÊp khóc 1200 P P P 54 55 55 56 56 57 60 61 65 65 66 72 80 84 83 3.4.1 Các thiết bị thí nghiệm 83 3.4.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 86 3.4.3 Kết thí nghiệm phân tích 87 Kết luận kiến nghị 90 Tài liệu tham khảo 91 - IV - Danh mục chữ viết tắt bcc (Bulk-centered cubic): Lập phương tâm khối ECAP (Equal Channel Angular Pressing): ép kênh gấp khúc có tiết diện không đổi fcc (Face-centered cubic): Lập phương tâm mặt hcp (Hexagonal close-packed): Sáu phương xếp chặt MF (Multiple Forging): Rèn đa chiều NSM (Nanostructured Materials): VËt liƯu cÊu tróc nan« SPD (Severe Plastic Deformation): Biến dạng dẻo khốc liệt SPTS (Severe Plastic Torsion Straining): Biến dạng dẻo xoắn khốc liệt TEM (Transmission Electron Microscopy): HiĨm vi ®iƯn tư trun qua -V- Danh mục hình vẽ đồ thị Trang Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý trình biến dạng xoắn áp lực cao 04 Hình 1.2 Sơ đồ mô tả trình ECAP 06 Hình 1.3 Nguyên lý ECAP 08 Hình 1.4 Các cách tiến hành trình ECAP 08 Hình 1.5 Cơ chế dịch chuyển mẫu trình ECAP 09 Hình 1.6 Những hướng dịch chuyển trình ECAP theo lộ trình 10 Hình 1.7 Nguyên lý rèn đa chiều 11 Hình 1.8 Đặc trưng phép khảo sát kính hiểm vi TEM đồng (Cu) cấu trúc nanô, chế tạo biến dạng xoắn khốc liệt 13 Hình 1.9 Đặc trưng phép khảo sát kính hiểm vi TEM đồng (Cu) cấu trúc nanô chế tạo trình ECAP 15 Hình 1.10 Cấu trúc hai pha hợp kim Zn-22% Al chịu biến dạng xoắn khốc liệt nhiệt độ phòng 16 Hình 1.11 Cấu trúc thép cacbon cao (1,2%C) 17 Hình 1.12 Cấu trúc vi mô hợp kim Al-7,5%Fe 18 Hình 1.13 Đặc trưng phép khảo s¸t b»ng kÝnh hiĨm vi TEM cđa Silicon cÊu tróc nanô, tạo biến dạng xoắn khốc liệt 20 Hình 1.14 Đặc trưng cấu trúc vi mô hỗn hỵp Al6001 + 10%Al R R R R sau biến dạng xoắn khốc liệt 21 Hình 1.15 Đặc trưng phép khảo sát kính hiểm vi TEM Armco-Fe cấu trúc nanô chịu biến dạng xoắn khốc liệt 22 - VI - Hình 1.16 Mô hình biến đổi cấu trúc khuyết tật giai đoạn khác trình biến dạng dẻo khốc liệt - SPD 23 Hình 2.1 Mô hình vật liệu biến cứng đẳng hướng nhiều đoạn tuyến tính 34 Hình 2.2: Free meshs Mapped meshs 39 Hình 2.3 Chia lưới theo kiểu tự kiểu đồ 40 Hình 2.4a Dạng phần tử hình khối hộp 41 Hình 2.4.b,c: Ví dụ minh hoạ chia lưới theo kiếu đồ 41 Hình 2.5 Chia lưới theo block ANSYS 42 Hình 2.6 Chia lại lưới với phần tử tứ giác 42 Hình 2.7 Chia lại lưới với phần tử tam giác 42 Hình 2.8 Phân chia cấp phần tử tứ giác 43 Hình 2.9 Phần tử toán tiếp xúc 48 Hình 3.1 ¶nh chơp cÊu tróc tÕ vi cđa mÉu Titan với mặt cắt 53 khác (độ phóng đại 500) Hình 3.2 Mô hình hình học toán ECAP_900 56 Hình 3.3 Mô hình 3D toán ép Ti khuôn ECAP 57 Hình 3.4 Phần tử SOLID 186 58 Hình 3.5 Phần tử SOLID 187 59 Hình 3.6 Mô hình chia lưới phần tử hữu hạn 60 P Hình 3.7 Cặp tiếp xúc phôi khuôn toán ép Titan trình ECAP 61 Hình 3.8 Các dạng phần tử TARGET 170 62 Hình 3.9 Phần tử CONTA 174 63 - VII - Kết toán ECAP_900 P Hình 3.10 Trạng thái biến dạng lưới (ma sát = 0.0) 66 Hình 3.11 Trạng thái biến dạng lưới (ma sát = 0.03) 66 Hình 3.12 Chuyển vị theo phương Y (ma sát = 0.0) 67 Hình 3.13 Chuyển vị theo phương Y (ma sát = 0.03) 67 Hình 3.14 ứng suất cắt theo mặt YZ (ma sát = 0.0) 68 Hình 3.15 ứng suất cắt theo mặt YZ (ma sát = 0.03) 68 Hình 3.16 Cường độ ứng suất i (ma sát = 0.0) 69 Hình 3.17 Cường độ ứng suất i (ma sát = 0.03) 69 Hình 3.18 Biến dạng theo mặt YZ (ma sát = 0.0) 70 Hình 3.19 Biến dạng theo mặt YZ (ma sát = 0.03) 70 Hình 3.20 Cường độ biến dạng i (ma sát = 0.0) 71 Hình 3.21 Cường độ biến dạng i (ma sát = 0.03) 71 Hình 3.22 ¸p lùc thủ tÜnh (ma s¸t µ = 0.0) 72 Hình 3.23 áp lực thuỷ tĩnh (ma sát = 0.03) 72 R R R R R R R R Kết toán ECAP_1200 P Hình 3.24 Trạng thái biến dạng lưới (ma sát = 0.0) 73 Hình 3.25 Trạng thái biến dạng lưới (ma sát = 0.03) 73 Hình 3.26 Chuyển vị theo phương X (ma sát = 0.0) 74 Hình 3.27 Chuyển vị theo phương X (ma sát = 0.03) 74 Hình 3.28 ứng suất cắt theo mặt XY (ma sát = 0.0) 75 Hình 3.29 ứng suất cắt theo mặt XY (ma sát = 0.03) 75 Hình 3.30 Cường độ ứng suất i (ma sát = 0.0) 76 Hình 3.31 Cường độ ứng suất i (ma sát µ = 0.03) 76 R R R R - VIII - Hình 3.32 Biến dạng theo phương X (ma sát = 0.0) 77 Hình 3.33 Biến dạng theo phương X (ma sát = 0.03) 77 Hình 3.34 Cường độ biến dạng i (ma sát = 0.0) 78 Hình 3.35 Cường độ biến dạng i (ma sát = 0.03) 78 Hình 3.36 áp lực thuỷ tĩnh (ma sát = 0.0) 79 Hình 3.37 áp lực thuỷ tĩnh (ma sát = 0.03) Hình 3.38 Đồ thị mô tả chuyển vị phôi trình ECAP 79 trường hợp khác 82 R R R R Hình 3.39 Đồ thị mô tả chuyển vị phôi vùng biến dạng trình ECAP trường hợp khác 82 Hình 3.40 Bản vẽ chi tiết khuôn ép có kênh gấp khúc 1200 P 84 Hình 3.41 Khuôn ECAP_1200, đồ gá chế tạo trường ĐHBK P P Hà Nội 84 Hình 3.42 Máy ép thuỷ lực 100 (STENHJ-100) 85 Hình 3.43 Lò nung liên tục HK 40.24 với hệ thống điều khiển SE-40Li 86 Hình 3.44 Phôi ép Titan trước biến dạng 86 Hình 3.45 Giản đồ tiến trình nung phôi khuôn lò 87 Hình 3.46 ép phôi Titan máy ép thuỷ lực chuyên dụng 100 87 Hình 3.47 Phôi ép khuôn ECAP_1200 88 P Hình 3.48 Mẫu phôi Titan ép lần thứ (a) lần thứ hai (b) kênh gÊp khóc 1200 P 88 ... Giảng, với đề tài: Mô số trình ép Titan kênh gấp khúc có tiết diện không đổi nhằm tạo cấu trúc nanô Luận văn trình bày ba chương: Chương 1: Phương pháp chế tạo vật liệu cấu trúc nanô biến dạng dẻo... đoan Sau trình làm việc nghiêm túc tác giả đà hoàn thành luận văn với đề tài: Mô số trình ép Titan kênh gấp khúc có tiết diện không đổi nhằm tạo cấu trúc nanô Tác giả xin cam đoan toàn kết trình. ..Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hµ néi *** - Luận văn thạc sĩ khoa học Mô số trình ép Titan kênh gấp khúc có tiết diện Không đổi nhằm tạo cấu trúc nanô Ngành: công nghệ