反应合成AgSnO2材料组织均匀化过程的材料应力状态研究

论文摘要

AgCdO材料曾一度被认为是最好的电接触材料,它具有优良的灭弧性能,在中等负荷开关中具有“万能触点”之称。然而,随着电器开关不断对电触点提出的小型化、高可靠性、长寿命等苛刻的性能要求,AgCdO材料不仅在抗磨损、抗熔焊、耐电弧浸蚀等性能指标上已显露明显不足,而且AgCdO触点燃弧产生的Cd蒸气有毒,不符合环保要求。AgSnO2由于其优良抗电弧侵蚀性、耐磨损性、开关运行特性和更好的抗熔焊性而成为最有希望代替AgCdO的一种材料。但是,相对AgCdO而言,采用常规方法制备的AgSnO2的加工性能要差得多,在线材拉丝时很容易出现断线的情况。使得规模生产无法得到有效保证,而且在铆钉的打制过程中也较容易出现开裂现象。本课题利用有限元方法,模拟AgSnO2的挤压过程,分析了挤压过程中第二相颗粒的分布情况、应力应变行为、速度位移情况以及挤压力变化情况；并与实验结果相比较,分析变形规律,为AgSnO2材料的产业化生产提供有效的理论依据。本文利用MSC.Marc有限元软件,模拟了纯银的挤压过程,AgSnO2的传统一次挤压和多梯度变径一次挤压过程,以及真应变为4、7.25、10、12.5的挤压过程。从纯银的挤压模拟过程中可以看出,金属的流动情况与实际非常相似,并分析了银的应力、应变情况。AgSnO2的传统一次挤压和多梯度变径一次挤压的模拟结果表明：在挤压过程中,应力主要集中在Sn02颗粒上,且变化较大,而Ag基体所受到的应力较小且较为平稳；Ag基体的塑性应变要比Sn02颗粒的塑性应变大,在挤压过程中,Sn02颗粒几乎不变形；随着挤压比的增大,挤压力增大；相对于传统一次挤压,多梯度变径一次挤压过程中材料的边部的速度与中心材料的速度的差值没有传统一次挤压的差值大,这将有利于减少材料的缩尾的现象的产生；相对于同一挤压变形量而言,多梯度变径一次挤压的挤压力要比传统一次挤压的挤压力小。比较真应变为4、7.25、10、12.5AgSnO2的挤压模拟结果可出：随着挤压真应变的增大,Sn02颗粒的分布情况如下：Sn02颗粒围成环状,渐渐被挤压成扁椭圆、带状,经过多次的挤压后,最后均匀地分布在Ag基体中,达到理想的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstracts
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 2电接触材料'>1.2 AgSnO₂电接触材料
• 2触头材料的发展情况'>1.2.1 AgSnO₂触头材料的发展情况
• 2触头材料的制备技术'>1.2.2 AgSnO₂触头材料的制备技术
• （1） 内氧化法工艺
• （2） 粉末冶金法工艺
• （3） 高能球磨法
• （4） 化学共沉淀法
• （5） 反应合成法
• 2存在的主要问题'>1.2.3 我国AgSnO₂存在的主要问题
• 1.2.3.1 电接触材料的要求
• 2的存在的主要问题'>1.2.3.2 AgSnO₂的存在的主要问题
• 2存在问题的原因'>1.2.3.3 AgSnO₂存在问题的原因
• 1.3 金属基复合材料成形加工理论研究简介
• 1.4 有限元法简介
• 1.4.1 有限元法的要点和特性
• 1.4.2 有限元法的发展和现状
• 1.5 课题研究的内容、目的及其项目来源
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目的
• 1.5.3 项目来源
• 第二章 相关基础理论及应用
• 2.1 金属挤压基本理论
• 2.1.1 挤压加工的特点
• 2.1.2 挤压时金属的流动与制品的组织性能
• 2.1.3 正挤压时金属流动特点
• 2.1.5 基本挤压阶段金属流动行为
• 2.1.6 终了挤压阶段金属流动行为
• 2.2 复合材料的挤压加工
• 2.3 大塑性变形技术
• 2.3.1. 大塑性变形技术简介
• 2.3.2 大塑性变形工艺
• 2.3.2.1 等通道转角挤压
• 2.3.2.2 高压扭转
• 2.3.2.3 累积叠轧技术
• 2.3.2.4 表面高能喷丸技术
• 2.3.2.5 连续剪切变形技术
• 2.3.2.6 反复弯曲平直技术
• 2.3.2.7 冷拔（CD）
• 2.3.3 材料在SPD加工过程中的组织转变特点
• 2.4 金属塑性成形的有限元数值模拟理论
• 2.4.1 有限元法简介
• 2.4.1.1 弹塑性有限元法简介
• 2.4.1.2 热力耦合有限元法简介
• 2.4.1.3 热力耦合有限应变弹塑性有限元法
• 2.4.2 材料屈服准则
• 2.4.3 弹塑性有限元法的本构关系
• 2.5 金属银大塑性变形的有限元模拟
• 2.5.1 有限元模型的建立
• 2.5.3 模拟结果分析
• 2.5.4 结论
• 2.6 本章小结
• 2有限元模拟的建立'>第三章 AgSnO₂有限元模拟的建立
• 3.1 有限元软件的选用及其简介
• 3.2 MSC.Marc使用及功能介绍
• 2有限元模型的建立'>3.2.1 AgSnO₂有限元模型的建立
• 3.2.2 问题的简单分析
• 3.2.3 几何模型的建立
• 3.2.4 网格单元类型的选择及网格划分
• 3.2.5 接触定义
• 3.2.6 材料特性定义
• 3.2.7 初始条件定义
• 3.2.8 网格重划分定义
• 3.2.9 分析定义
• 3.2.10 模型的提交运行
• 3.3 本章小结
• 第四章 模拟结果与分析
• 4.1 同一变形量传统一次挤压与多梯度变径一次挤压材料组织的受力情况
• 4.1.1 应力分析
• 4.1.2 应变分析
• 4.1.3 位移分析
• 4.2 多梯度变径一次挤压不同变形量材料组织的受力情况
• 4.2.1 应力分析
• 4.2.2 应变分析
• 4.3 在大塑性变形条件下应力应变分析
• 4.3.1 挤压模型
• 4.3.2 应力应变分析
• 4.4 挤压轴受力分析
• 4.5 第二相颗粒的分布规律
• 4.5.1 模拟结果
• 4.5.2 实验结果
• 4.6 现实意义
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与创新
• 5.1 结论
• 5.2 本课题创新之处
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士期间发表论文