熔渗法制备钨铜合金--熔铜浸渗钨骨架过程的数值模拟的开题报告.docx

熔渗法制备钨铜合金--熔铜浸渗钨骨架过程的数值模拟的开题报告
一、研究背景
钨铜合金的高导热、低膨胀、高硬度、高强度、高密度及良好的耐磨性等优异性能，使其在航空、航天、军工等领域得到广泛应用。常规的制备方法有热压烧结法、火花等离子熔化法、化学还原法等。而熔渗法制备钨铜合金具有工艺简单、经济实用、适应性强等特点，逐渐成为制备钨铜合金的重要方法之一。
在熔渗法制备钨铜合金中，熔铜浸渗钨骨架过程是关键步骤之一。钨骨架经过预处理后，在高温下与熔铜接触，熔铜在骨架孔道中浸润、渗透，在冷却过程中形成钨铜合金。而熔铜浸渗钨骨架过程受多种因素的影响，如温度、时间、压力、表面张力等，需要进行深入的研究。
目前，传统工艺试验设计和经验方法研究很难解决熔铜浸渗钨骨架过程中的复杂问题。因此，引入数值模拟技术，对熔铜浸渗钨骨架过程进行模拟分析，以解决熔铜浸渗钨骨架过程中存在的问题，其研究意义极为重要。
二、研究内容
本研究将结合已有的熔渗工艺理论和数值模拟方法，开展熔铜浸渗钨骨架过程的数值模拟研究。主要研究内容包括：
1.研究熔铜浸渗钨骨架过程中的温度、压力、表面张力等因素变化规律，分析各因素对熔铜浸渗中的影响机理。
2.建立熔铜浸渗钨骨架过程数学模型，包括流体动力学、热传递、质量传递等方程式，利用有限元方法进行求解，得到流场、温度场、浸透场等数据分布。
3.进行数值仿真分析，分析熔铜浸渗钨骨架过程中的流场和温度场分布情况，预测熔铜浸渗的时间、温度和压力以及合金成份及形貌等信息。
4.通过与实验结果对比，验证研究成果的准确性和可靠性，为合理制定熔渗制备钨铜合金的工艺参数提供参考依据。
三、研究意义
1.提高熔渗制备钨铜合金的制备效率。通过数值模拟研究，对熔铜浸渗钨骨架过程中各因素的影响进行深入分析，进一步优化钨铜合金制备工艺参数，提高制备效率，缩短制备时间，降低成本，促进钨铜合金的应用。
2.提高熔渗制备钨铜合金的质量。通过数值模拟，可以对钨铜合金的成分和形貌及其对钨铜合金性能的影响进行深入研究，进而优化制备工艺参数，提高钨铜合金的质量和性能。
3.丰富熔渗法制备钨铜合金的研究方法。传统的熔渗法制备钨铜合金研究，主要依靠经验方法和试验设计，缺乏对熔铜浸渗钨骨架过程的深入认识。引入数值模拟技术，可以对熔铜浸渗钨骨架过程进行深入分析，丰富研究方法，提高研究水平。
四、研究方法和技术路线
1.研究方法
（1）热学分析法：利用数值模拟技术，对熔铜浸渗钨骨架过程中的温度变化规律进行研究。
（2）流体力学分析法：通过分析润湿角对熔铜浸渗钨骨架过程的影响，建立熔铜浸渗钨骨架过程的流体力学模型。
（3）质量传递分析法：通过对熔铜浸渗钨骨架过程中钨骨架孔道气体的质量传递过程进行数值模拟和分析。
2.技术路线
（1）实验前提：制备好的清洁钨架放入熔料中，当温度达到钨架的熔点之后，熔料开始浸渗和渗透到钨架孔中。通过温度控制、压力控制、时间控制等手段，控制熔铜浸渗环节，以制备出合格的钨铜合金。
（2）数值模拟：选择数值模拟软件进行建模和数值计算，对熔铜浸渗钨骨架过程进行模拟分析。
（3）分析总结：结合模拟结果分析熔铜浸渗钨骨架过程的影响机理，确定制备钨铜合金的最佳工艺参数，提高制备效率和质量。
五、研究预期结果
1.建立熔铜浸渗钨骨架过程数学模型，用于分析流体动力学、热传递和质量传递等方面的特性。
2.通过数值模拟分析熔铜浸渗钨骨架过程中各因素对合金制备的影响，探讨不同条件下合金成份、形貌的变化规律。
3.以研究成果为依据，制定出合理的钨铜合金制备工艺参数，提高钨铜合金制备效率和质量。
六、参考文献
1.马明旭.复合材料钨铜熔渗合金材料制备工艺研究[J].铸造技术,2014:323-327.
2.申宽维,刘占生,李国锋,等.铜-钨合金的制备及钨含量对其性能的影响[J].黑龙江科技学院学报,2016:22-26.
3.杜福亮,冯敬,谷志强,等.铜骨架网络材料钨-铜复合材料的制备及其性能研究[J].高能物理与核物理,2018:296-303.
4.谷婵娟,王奕帆.铜-钨合金的制备与应用研究[J].铜工业,2019:1-4.