Si—Al复合材料热膨胀系数的有限元计算方法研究.pdfVIP

第 30卷第 6期 粉末冶金技术 Vo1．3O．No．6 2012年 12月 PowderM etallurgyTechnology Dec．2O12 Si—Al复合材料热膨胀系数的有限元计算方法研究 刘 超一 浦玉萍一 沈 伟 赵 鹏 朱黎冉 (钢铁研究总院，北京 100081) 摘 要： 针对低膨胀系数的si—Al复合材料 ，基于数字图像处理技术 ，建立与其显微组织照片相一致的有限 元模型。利用有限元方法进行热载荷作用下的稳态应变场分析 ，根据热应变方程计算 si—Al复合材料微区的 横、纵向热膨胀系数 ；统计 si—Al复合材料不同微区的横、纵向热膨胀系数，得到不同温度条件下的AI一50％Si (质量分数)热膨胀系数 的有限元预测结果 。有限元预测结果与实验测试结果吻合 良好 ，揭示了 si组元分布 对 si—Al复合材料热性能的影响，为 si—Al复合材料的热性能预测提供了新的研究手段。 关键词 ：si—Al复合材料 ；数字图像处理技术；有限元；热膨胀系数 Finiteelementstudyon thermalexpansion coeffi cientsof silicon-alum inium compositematerials LiuChao，PuYuping，ShenW ei，ZhaoPeng，ZhuLiran (CentralIron＆SteelResearchInstitute，Beijing100081，China) Abstract：The finiteelementmodelsaccordingwiththe actualmierostructurewerebuiltbased on digitalimage processingforsilicon—aluminium compositeswithlow thermalexpansioncoefficient．Thesteady—statestrainfieldunder thermalloadswasanalyzedusingfiniteelementmethod，subsequently，thehorizontalandve~iealthermalexpansion coefficientsofsilicon—aluminium compositesmicro—areaswerecalculated by thethermalstrain equation．Thefinite elementpredictionsofA1—50％ Sithermalexpansion coefficientatdifferenttemperatureswereobtained from the statisticsofhorizontaland verticalthermalexpansion coefficients in differentmicro—zones． The finite element predictionshowsgoodagreementwithexperimentaltestresults，whichrevealstheinfluenceofSielementdistribution onthethermalpropertiesofthecomposites．Itisanew research methodofthethermalperformanceprediction for silicon—aluminium composites． Key words：silicon—aluminium composites；digitalimage processing；finite elementmethod；thermalexpansion coefficients