动力锂离子电池模块散热结构仿真研究

针对目前动力锂离子电池模块散热困难的问题,以12串10 A·h磷酸铁锂动力电池为研究对象,基于COMSOL MULTIPHYSICS平台建立其三维热仿真模型,并应用红外成像技术进行验证;定量分析不同工况下空气强制对流冷却和冷却板冷却对电池模块散热性能的影响。结果表明:空气强制对流冷却降低电池温度的能力有限,且造成电池模块温度均匀性变差。对流换热系数从5 W/(m2·K)变化至100 W/(m2·K)进行5C放电时,电池模块中心温度仅降低0.2 K,电池温差达到10 K;冷却板冷却具有平衡电池模块温度场的作用,其降温效果和温度均匀性均优于空气冷却时的。5C放电时,电池模块最高温度为318.91 K,最低温度为317.19 K;空气强制对流冷却时,增加冷却板厚度和外部散热翅片的数量都能够降低电池模块温度和均匀性,但在自然冷却条件下该变化不明显。     

提高铝合金熔炼效率的研究

研究正常工况下加料顺序、加料方式、净熔化速度以及辅助时间等因素对铝合金熔炼效率的影响.结果表明:加料顺序直接影响到铝合金净熔化速度,采用先加废料后加铝锭的加料顺序,净熔化速度由3650～3835 kg/h提高到4132～4204 kg/h,净熔化速度提高了11.4％;采用“少次多加”的加料方式,降低了辅助时间,加料速度提高了9.2％,可大幅提高熔炼效率.     

自蔓延高温合成TiC-Ni金属陶瓷的热力学编程计算与分析

根据热力学原理对Ti、C、Ni三元体系进行热力学编程计算,绘出了标准反应自由焓随温度变化的曲线、绝热温度随Ni含量变化的曲线以及绝热温度随预热温度变化的曲线,通过对曲线进行分析认为：Ti、C、Ni三元体系的主反应是Ti C=TiC;体系的绝热温度随Ni含量的增加而下降,当预热温度为600K时,最佳的理论Ni含量约40％;体系的绝热温度随预热温度的升高而升高,当Ni含量过大,体系的绝热温度小于1800K时,可以适当提高预热温度,来确保反应的自发进行。     

铝合金搅拌摩擦焊接参数对温度场的影响

检测搅拌摩擦焊过程中铝合金薄板上各特征点在不同焊接参数下的温度变化规律，研究搅拌摩擦焊接参数对焊接过程温度场的影响。试验结果表明，在搅拌头旋转速度一定时，各特征点的温度峰值随焊接速度的增加而降低；在焊接速度一定时，特征点的温度峰值随搅拌头旋转速度的增加而升高。     

线棒材轧后冷却过程综合换热系数的实验测定

通过分析线棒材轧后冷却的各个环节,设计并研制了一套在不同冷却工况条件下测量工件和冷却介质间的综合换热系数的新型实验装置。以此为平台,利用综合换热系数反求原理,给出了42CrMo大棒材在自然空冷、强制风冷和水雾冷却条件下的对流换热系数曲线。将所测数据作为边界条件,成功实现了对某厂准150 mm大棒材轧后冷却过程温度场和相变组织演变的有限元准确数值预报。研究结果能为线棒材轧后控冷工艺设计与优化提供重要指导。     

AM50镁合金搅拌摩擦焊接温度场研究

对AM50镁合金进行了搅拌摩擦焊接实验,研究了各特征点的焊接温度场变化规律.结果表明:在搅拌摩擦焊接过程中,各特征点都经历了"加热-峰值-冷却"的过程,且各特征点的加热速度、冷却速度、峰值温度以及到达峰值温度的时间各不相同.在一定的旋转速度下,各特征点的峰值温度随焊接速度的减小而升高;而在一定的焊接速度下,各特征点的峰值温度随旋转速度的增大而升高.     

高强铝合金叠层材料高温复合变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机通过压缩复合变形制备了705/706铝合金叠层材料,研究了705和706两种铝合金在温度为573~773K,应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的流变行为,并建立了复合变形的应力-应变本构方程和加工图。结果表明,705和706铝合金在压缩复合变形过程中,其流变应力随着变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征,具有正应变速率敏感性。复合变形的平均变形激活能为147.2kJ/mol,与单一的Al-7.0Zn-2.9Mg合金相比更容易发生塑性变形。不同应变量的加工图显示两种合金在高温压缩复合变形时安全区域主要存在于高温、中等应变量和低应变速率的条件下,较合适的加工条件是道次应变量为0.2~0.4,变形温度为723~748K,应变速率为0.1~0.01s~(-1)。     

不锈钢管道在线焊接的温度场

设计了试验装置,采用热电偶对在线焊接时的温度场进行了测定,运用有限元法对其进行了数值模拟。模拟中考虑了材料性能随温度的变化以及外界对流和辐射的影响,内部介质流动对焊接温度场的影响定义为强制对流换热边界条件。温度场的模拟结果与试验结果吻合较好,采用数值模拟方法可以对在线焊接时的温度场进行较准确的模拟。     

AZ31镁合金电池筒反挤压工艺仿真研究

基于Deform-3D与AZ31镁合金材料模型对1号镁合金电池筒的反挤压成形过程进行数值模拟,完成模具设计及各工艺参数下反挤压成形过程的对比优化。结果表明:在相同挤压速度下,随挤压温度升高,等效应力峰值不断降低,等效应变峰值不断升高,温度场向高温区推进,并在280℃时,损伤值降至最低,说明在该温度下AZ31镁合金反挤压过程的破损率最小;另外,在280℃下,随着挤压速度的提高,等效应力场峰值不断减小,等效应变场峰值增大,温度场峰值向高温区推进,并在12 mm·s-1的挤压速度下达到损伤极值最小值。根据优化工艺进行反挤压成形试验验证,生产出了合格的产,品且筒壁组织均匀细化。     

强制对流搅拌制备铝合金半固态浆料及其组织演变

采用自主研发的强制对流搅拌装置(FCR),研究筒体温度、浇注温度和搅拌速度对A356铝合金半固态组织的影响规律,探讨半固态浆料制备过程中的凝固行为。结果表明:适当降低浇注温度、筒体温度和提高搅拌速度均有利于半固态浆料组织的改善,能够制备晶粒细小、圆整、分布均匀的半固态组织;当浇注温度为620~630℃、筒体温度为570~580℃、筒体转速为200 r/min以上时,均能获得理想的半固态浆料,其初生固相颗粒平均直径在80μm以下,形状因子在0.75以上;强制对流搅拌装置极大地改变了传统凝固条件下熔体依靠传导单向传热和扩散缓慢传质的状态,使熔体的温度场和成分场趋于一致,破坏了枝晶生长的条件,有利于获得较好的半固态组织。     

对流作用下枝晶生长行为的相场法

基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,建立耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用有限差分法对控制方程进行数值求解,研究Ni-Cu合金凝固过程中单晶粒枝晶和多晶粒枝晶在强制对流作用下的生长行为。结果表明:熔体的流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而改变枝晶的生长行为。在流速为6.43m/s的垂直强制对流作用下,上游枝晶受过冷熔体冲刷,枝晶尖端溶质浓度和温度低,实际过冷度大,枝晶生长迅速,稳态生长速度比纯扩散时增加28%;热量和溶质在下游富集,下游枝晶尖端溶质浓度和温度高,实际过冷度小,枝晶生长缓慢,稳态生长速度比纯扩散时减小26%。     

钛/铝异种材料搅拌摩擦搭接焊过程的温度场研究

以2 mm厚TC4钛合金板与6.5 mm厚7075-T6铝合金板为对象,建立了钛上铝下的搅拌摩擦搭接焊有限元模型,利用Abaqus软件模拟了不同转速下焊接过程的温度场,并利用测温试验进行了验证。结果表明,焊接温度峰值位于搅拌头作用区,其值随转速的减小而降低;在本文的试验条件下,焊接速度为30 mm/min,转速小于230 r/min时,搭接界面处的温度峰值低于铝合金的固相线温度,可实现固相下的钛/铝异种材料搅拌摩擦搭接焊。     

热处理对Ml(NiCoMnAl)_(4.76)合金的电化学性能的影响

研究了热处理对 Ml (Ni Co Mn Al) 4 .76合金电化学性能的影响。结果表明 :在 1 1 73K～ 1 373K下适当的热处理可以显著提高贮氢合金电极的放电容量和高倍率放电性能 ;铸态合金的放电容量为 31 0 Ah/kg,放电电流密度 id=30 0 A/kg时 ,高倍率放电率 H RD30 0 =91 % ,id =1 2 0 0 A/kg时 ,H RD12 0 0 =35% ;经 1 1 73K,1 0 h热处理的合金容量提高到 32 7Ah/kg,H RD30 0 提高到 97% ;经 1 1 73K,3h热处理的合金容量为 2 99Ah/kg,H RD30 0 提高到 98% ,H RD12 0 0 提高到 65% ;随热处理温度的升高和时间的延长 ,导致合金电极的放电容量和高倍率放电性能下降。     

线材斯太尔摩风冷过程相变动力学研究及温度场预测

线材轧后斯太尔摩风冷过程对其最终组织性能非常关键,而奥氏体相变与温度场的双向耦合是线材风冷过程温度场预测的一大难题。为此,对斯太尔摩风冷过程中线材温度场及相变进行了研究,建立了线材风冷过程的三维模型及相变动力学数学模型。采用CFD模拟的方法对换热系数进行求解,发现线材搭接点区域换热系数远小于非搭接点区域,并且搭接点区域换热系数随时间呈周期性变化。通过模拟计算得出线材同一截面上下表面换热系数相差70～100 W/(m²·K)。采用有限差分法对线材相变动力学及线材在风冷条件下温度场的数学模型进行计算,得到线材温度场分布,发现线材在风冷过程中温差最大为30～50℃,与现场测量数据非常吻合,这表明模型可以用于工业生产线材风冷冷却过程温度场和相变过程的预测。     

激光焊接工艺参数对5A90红外温度场特征的影响

文中基于红外热像测量技术，对不同焊接速度、激光功率时，光纤激光焊接5A90铝锂合金过程的温度场进行了测量和分析. 小孔部位存在一个高温区域，中心温度值在1 400～1 800 ℃之间周期性波动，其面积随焊接速度的增加而减小；小孔前端温度上升梯度可达到3 000 ℃/mm，后端温度下降梯度可达到-2 400 ℃/mm，且随焊接速度的降低有减小趋势，熔化区域长度随焊接速度的增加而快速减小. 针对不同的焊接工艺参数，温度场的稳定性差异较大，基本规律为随焊接速度的增加趋同性增加. 小孔中心的温度明显随激光功率的增加而增加，当激光功率增加到4 kW时，很多温度点值超过1 800 ℃.     

焙烧温度对共析出CoFe_2O_4纳米结构和磁性影响

<正>T.Prabhakaran等人在40~85℃反应温区从硝酸盐溶液中共析出钴铁氧体CoFe_2O_4纳米粒,然后在500~800℃焙烧2h。试验结果表明,化学反应温度和焙烧温度对纳米粒尺寸和磁性影响很大,Co和Fe化学计量比为1∶2时,共析出和焙烧的钴铁氧体在室温和5K时呈现铁磁性。随焙烧温度升高,饱和磁化强度提高。800℃焙烧的CoFe_2O_4,40℃和5℃时的饱和磁化分别为84.36A·m~2/kg和92.7A·m~2/kg,     

大弹体烤漆后的冷却速度计算

提出了大弹体烤漆后在空气强制对流冷却时的冷却速度计算公式,并通过实测产品在一定温度和流速下的冷却空气中的冷却速度及常数,计算了在不同温度和不同流速的冷却空气中产品的冷却速度。     

焊接速度对铝合金平板搭接接头温度场的影响

基于SYSWELD数值模拟软件对铝合金平板搭接接头MIG焊进行了数值模拟,研究了焊接速度对铝合金平板搭接接头MIG焊温度场的影响.结果表明:其它焊接参数一定时,随着焊接速度的增大,焊缝熔池尺寸减小,焊接温度场温度梯度逐渐变小,且沿焊接方向温度场分布变得细长;焊接热循环的峰值温度随焊接速度的增大而降低.     

自蔓延冶金法制备硼粉

提出了自蔓延冶金法制备硼粉的新工艺,由计算可知,B2O3-Mg反应体系的绝热温度为2 604 K,大于自蔓延判据温度1 800 K,故采用自蔓延反应是可行的.分析了添加剂MgO和预热温度对反应体系绝热温度的影响,并对B2O3-Mg体系的相关反应热力学数据进行了分析.由DTA分析可知,B2O3-Mg反应体系在1 123～1 203 K时的放热峰表观活化能为903.75 kJ/mol,反应级数为1.由XRD分析确定了燃烧产物以及各个阶段的浸出产物相组成,证实了三步浸出方案的可行性.考察了自蔓延反应初始条件对硼粉纯度的影响,硼粉纯度可达92.43%,平均粒度为0.5～0.8μm.     

热处理对低碳高合金钢组织和性能的影响

通过进行不同的淬火加回火热处理工艺试验,研究了淬火温度对低碳高合金钢的力学性能和组织的影响。试验结果表明,随淬火加热温度的升高,合金的硬度下降,冲击韧度增加;为满足工况条件下的使用性能要求,合适的热处理规范为:加热到1000～1050℃保温2h时,油淬或风冷淬火,250℃回火2h,获得的组织为板条马氏体。