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多孔銅纖維燒結氈微觀結構與性能表征研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、多孔銅纖維燒結氈是一種具有三維網狀金屬纖維骨架結構和全聯(lián)通孔隙結構特征的新型功能材料,其憑借分層開孔、可控孔隙率、滲透性和毛細作用等特征,被廣泛應用于過濾和分離、催化反應、燃料電池、吸聲、氣體擴散等各個領域。在其研究工作中,分析其內部形態(tài)結構與外在性能之間的關聯(lián),實現(xiàn)內部結構的預設計,對降低其實際制造的盲目性,提升材料加工效率和優(yōu)化材料性能等具有重要意義。
  本文通過Micro-CT掃描獲得多孔銅纖維燒結氈樣品內部結構圖像信息,

2、并將其轉化為數(shù)字化三維模型,實現(xiàn)對其內部纖維形態(tài)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,并根據(jù)形態(tài)統(tǒng)計結果構建了參數(shù)可控主動設計模型。同時,對經燒結處理的銅棒進行單向拉伸實驗,獲得了多孔銅纖維燒結氈的基礎性能以及有限元分析所需的基礎參數(shù),考慮了網格劃分方法和網格尺寸對其仿真精度的影響。將拉伸試驗仿真結果與實驗數(shù)據(jù)進行了比較,驗證了構建模型的有效性后對模型內部形態(tài)進行微調獲得其對拉伸性能的影響規(guī)律。模擬計算結果表明,隨著孔隙率的減小和纖維朝向趨向于xy平面,多孔金屬

3、纖維燒結板拉伸曲線上移,屈服強度和楊氏模量隨之上升,而隨著纖維直徑的增大,其拉伸性能呈現(xiàn)波動變化。
  對應用于傳輸性能仿真的燒結氈模型纖維表面進行了優(yōu)化,并將優(yōu)化前后的仿真結果與實驗測量結果進行了比較,證明表面優(yōu)化后的模型提高了仿真的準確性。在不同結構特征和邊界條件下,對優(yōu)化模型內流體的流速分布、壓降分布等流體傳輸性能進行了數(shù)值模擬,探究了不同邊界條件和孔隙率對其流體傳輸性能的影響機制。模擬結果顯示:多孔銅纖維燒結氈獨特的內部網

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