钼基体半径对金刚石膜残余热应力的影响

采用有限元方法分析了钼基体半径对金刚石膜残余应力的影响,得出了膜内径向应力、轴向应力、剪切应力分布的等值线图。结果表明:径向应力在膜内大部分区域为压应力,其最大值随着钼基体半径的增大而减小;轴向应力在金刚石膜的侧面边缘处出现了较大的拉应力,且其值随着半径的增大而增大,与此同时在侧面膜/基界面边缘处出现了明显的应力集中现象;剪切应力的最大值随着钼基体半径的增大而增大。此结论可以在金刚石膜制备过程中,对应力进行有效的控制提供一定的参考价值。     

金刚石膜厚度尺寸对热残余应力的影响

 采用有限元方法对钼基体上不同厚度（20~1 000 μm）金刚石膜的热残余应力进行了全面的模拟与分析,得出了它们在膜内分布的等值线图,研究了金刚石膜厚度尺寸对整个膜内的最大主拉应力和界面处每个应力分量最大值的影响。结果表明：在整个膜内,最大主拉应力的位置出现在膜的表面、界面或侧面,其值随膜厚度的增加而增大;在界面处,最大轴向应力随膜厚度的增加而增大,而最大径向压应力、最大周向压应力和最大剪应力则随膜厚度的增加而减小,其中最大剪应力减幅较小;膜厚度越大时,以上各量随厚度增（减）的速度越慢。其结论对于在金刚石膜的制备中合理地选择厚度、有效地进行应力控制有一定的参考价值。     

气流量对磁控直流等离子体炬传热与流动特性的影响

以磁控直流等离子体炬为研究对象,根据磁流体动力学模型,利用二次开发的FLUENT软件对炬内多耦合场进行仿真,模拟和分析入口气流量对等离子体炬传热与流动的影响。结果表明,入口气流量越大,炬出口等离子体的温度越低,轴向速度越大,径向速度和旋转速度越小。     

磁控直流等离子体炬的磁流体动力学模型与仿真

以沉积金刚石膜的磁控直流等离子体炬为研究对象,在经典N-S流动方程和能量方程中引入多项源项(包括因外磁场和内部自感应磁场引起的洛伦兹力、辐射冷却、焦耳生热等),并结合组分质量守恒、广义欧姆定律及麦克斯韦方程组,建立了炬内等离子体的磁流体动力学(MHD)模型。利用二次开发后的FLUENT软件对所建MHD模型进行了仿真,得出了在有外磁场与无外磁场两种情形下,炬内及炬出口的温度和速度分布曲线。仿真结果证实,施加外磁场后,温度和速度的均匀性都得到了改善,有利于金刚石膜的沉积。     

金刚石膜/硅基体热残余应力场有限元分析

运用ANSYS软件建立了有限元模型,对化学气相沉积在硅基体上的金刚石膜内部和膜/基交界面处的各热残余应力分量的分布作了计算与分析.所建模型与已有的一维解析模型都能得出厚度截面上的法向应力分量的分布,且吻合较好,而前者的优点在于它还能模拟切向应力和剪应力等其它应力分量,这对分析膜/基界面的粘附与失效是至关重要的.     

制造金属基复合材料浇注过程之数值模拟

考虑了液态金属的对流传热，计及了金属凝固所释放的潜热．针对这一流动和热传导耦合，且有相变的问题形成了相应的算法．得出温度变化曲线．流动前沿进程线及固相率分布等曲线．分析了工艺参数对浇注的影响．     

中间层对金刚石膜-硬质合金残余应力的影响

为了给金刚石膜与硬质合金基体之间中间层的选用和设计提供有益的参考,采用三维热.力耦合有限元方法,研究了中间层对界面处热残余应力的影响.分别对有与没有中间层、以及不同的中间层材料和不同的中间层厚度(0.2～2μm)条件下界面处的热残余应力进行了模拟计算和比较.模拟结果表明,当选取热膨胀系数较小、弹性模量较低、厚度在1μm左右的中间层时,可使热残余应力的减小幅度增大,有利于金刚石膜在界面处的结合.     

磁控直流等离子体炬多耦合场的三维数值模拟

在磁控直流等离子体炬中,等离子体的流动传热受到外磁场、内部电场和感应磁场的共同作用,形成了“电-磁-流-热”等多场耦合.根据炬内的多场耦合关系,建立三维磁流体动力学模型,应用二次开发的FLUENT软件对炬内的多耦合场进行三维数值模拟,得到等离子体在炬内的温度场、速度场、电流密度场以及炬出口处的温度和速度分布.结果表明,炬内的多耦合场具有明显的三维特征.