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电沉积制备膜材料过程的多物理场耦合模型设计与仿真计算【字数:31210】

2024-11-24 18:46编辑: www.jxszl.com景先生毕设

目录
摘 要 I
ABSTRACT III
第一章 绪论 1
1.1 薄膜材料研究概述 1
1.1.1 薄膜材料的分类 1
1.1.2 薄膜材料的形成机理及性能 2
1.2 喷射电沉积法制备膜材料 3
1.2.1 膜材料的制备方法 3
1.2.2 喷射电沉积制备膜材料研究现状 6
1.3 数值模拟研究的发展 8
1.4 课题研究目的及内容 8
1.4.1 研究目的及内容 8
1.4.2 研究技术路线 8
第二章 喷射电沉积技术机理研究 11
2.1 电沉积的相关基础理论 11
2.1.1 电极/溶液界面双电层 11
2.1.2 电极反应过程 12
2.1.3 阴极过电位与电极极化 12
2.1.4 离子匮乏区 12
2.2 金属电沉积过程 12
2.2.1 液相传质过程 13
2.2.2 前置转换过程 14
2.2.3 电荷转移 14
2.2.4 形成晶体 14
2.3 喷射电沉积冲击射流特性研究 15
2.3.1 自由射流与冲击射流 15
2.3.2 冲击射流流动特性分析 16
2.3.3 喷射电沉积技术原理分析 18
2.4 本章小结 18
第三章 基于COMSOL的45钢表面喷射电沉积的仿真研究 21
3.1 COMSOL MULTIPHYSICS简介 21
3.1.1 CFD模块简述 21
3.1.2 电镀模块简述 22
3.2 喷射电沉积加工过程多物理场耦合 23
3.2.1 几何模型的建立 23
3.2.2 数学模型的建立 25
3.2.3 耦合分析 26
3.3 利用COMSOL MULTIPHYSICS的仿真方法及步骤 26
3.3.1 多物理场的选择 27
3.3.2 仿真前处理及边界 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: &351916072
条件的确定 27
3.3.3 求解及仿真结果后处理 30
3.4 喷射电沉积加工过程仿真分析 30
3.4.1 加工区域的流场模拟 30
3.4.2 加工区域的电场模拟及工件型面变化 31
3.4.3 加工区域的浓度场模拟 33
3.4.4 加工区域流场、电场和浓度场的曲线图分布 34
3.5 本章小结 35
第四章 喷射电沉积不同工艺参数下的仿真研究 37
4.1 主要工艺参数分析 37
4.2 不同镀液流速条件下对加工区域的模拟 37
4.3 不同阴极电流密度条件下对加工区域的模拟 39
4.4 不同加工间隙条件下对加工区域的模拟 41
4.5 喷射电沉积数值模拟参数优化 43
4.6 本章小结 43
第五章 45钢表面喷射电沉积加工工艺试验验证 45
5.1 试验工艺流程 45
5.1.1 试验材料 45
5.1.2 工艺流程 45
5.2 试验结果与分析 47
5.2.1 不同镀液流速的试验研究 47
5.2.2 不同阴极电流密度的试验研究 48
5.2.3 不同加工间隙的试验研究 49
5.3 本章小结 51
第六章 环保性与经济性评价 53
6.1 环保性分析 53
6.2 经济性分析 53
第七章 总结与展望 55
7.1 总结 55
7.2 展望 55
参考文献 57
目录
致 谢 63
目录
图1 1 三种薄膜生长方式 2
图1 2 膜材料的应用[1113] 3
图1 3 涡轮发动机叶片 4
图1 4 TiC气相沉积装置[16] 5
图1 5 真空蒸镀原理[18] 5
图1 6 机械泵旋片[23] 6
图1 7 喷射电沉积装置[26] 7
图1 8 技术路线 9
图2 1 双电层的不同形成方式[46] 11
图2 2 电极/溶液界面双电层模型图[46] 11
图2 3 电沉积原理图[50] 13
图2 4 阴极沉积过程 13
图2 5 阴极表面传质区域的划分[51] 13
图2 6 晶核螺旋位错生长示意图 15
图2 7 常见电结晶生长形态 15
图2 8 自由射流示意图 16
图2 9 冲击射流分区[59,60] 16
图2 10 自由射流区和冲击区的速度剖面 17
图2 11 自由射流区和冲击区的比尺图 18
图3 1 喷嘴模型的压力场和流场 22
图3 2 电镀模块可用物理场接口 23

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