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控制气体多元共渗工艺的数值模拟技术

作　者: 刘国威
导　师: 杨川
学　校: 西南交通大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 气体多元共渗 化合物层厚度 模拟软件 温控软件 远程协助
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文针对气体多元共渗技术在防腐蚀领域中的特殊要求,编制预测多元共渗化合物层厚度及化合物层中氮浓度的实用化软件。采用差分方法建立数学模型,利用钢箔称重法测量氮浓度,结合扩散理论通过建立的方程组,计算出在580℃、650℃、690℃工艺下方程组中的氮的扩散系数和传递系数,并利用试验数据对参数进行了修正。在此基础上结合数学模型开发出了预测软件。通过与多元共渗智能化温度控制软件的结合,实现了多元化合物层的成分与渗层深度预测。该软件的特色在于：对于气体多元共渗过程,不采用通过导氢仪等仪器测定氮势等反馈信号,进行预测与模拟。而是直接根据进入气体流量数据,实现对气体多元共渗化合物层氮浓度与化合物层厚度的动态预测,同时具有远程控制功能,使设备成本大幅度降低、且便于维修。为了满足智能化的要求,进行了多炉次的气体多元共渗试验,用金相方法测定了各个炉次化合物层的厚度。同时利用本软件预测了在相同工艺参数条件下化合物层厚度,结果表明预测值与实际测定值的误差小于4.9%。在进行本论文的同时,在智能化温度控软件基础上开发出了远程协助系统,该系统可以实现对热处理工艺过程的远程监控,提供了客户和技术支持者之间交流的平台。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 行业现状综述  11-14
    1.1.1 热处理领域计算机模拟现状  11-12
    1.1.2 渗碳过程的数值模拟研究应用现状  12-13
    1.1.3 其他化学热处理过程控制的数学模型与存在问题  13-14
  1.2 课题研究背景意义及目标  14-16
    1.2.1 课题研究背景  14
    1.2.2 课题研究意义  14-15
    1.2.3 课题主要研究内容  15
    1.2.4 解决的关键问题  15-16
第2章 数学模型建立与软件编制  16-26
  2.1 数学模型的推导  16-22
    2.1.1 Fick扩散第一定律  16
    2.1.2 Fick扩散第二定律  16-17
    2.1.3 扩散第二定律差分解法原理简介  17-22
  2.2 数学模型的建立  22-26
第3章 模型中材料参数的试验测定  26-32
  3.1 试样材料及制备  26
  3.2 参数测定原理与工艺过程  26-30
    3.2.1 试验设备  26-27
    3.2.2 氮浓度的测量  27
    3.2.3 低温气体多元共渗工艺  27
    3.2.4 实验结果  27-30
  3.3 参数的求解过程求解过程及结果  30-32
第四章 验证模拟软件与实际工艺的误差  32-38
  4.1 设计低温气体多元共渗工艺  32-34
  4.2 软件模拟低温气体多元共渗化合物形成过程的实际结果  34-35
  4.3 软件模拟低温气体多元共渗过程误差分析  35-38
第5章 智能低温多元共渗工艺控制系统  38-49
  5.1 系统开发的意义及目标  38
  5.2 系统原理  38-41
    5.2.1 系统软件构成  38-40
    5.2.2 系统硬件环境配置  40-41
  5.3 系统详细设计及实现  41-49
    5.3.1 活动的仪表添加设置  41-42
    5.3.2 系统后台参数设置  42-43
    5.3.3 工艺设定窗口—代替手动实现快速工艺设定  43-44
    5.3.4 界面风格与工艺状态的互动  44-45
    5.3.5 ActiveSkin与VB软件的结合  45-46
    5.3.6 自动报警功能  46
    5.3.7 数据的存储和打印报表  46-47
    5.3.8 数据在数据库中的存储结构  47-49
第6章 基于多元共渗工艺的远程协助系统  49-56
  6.1 系统研发背景及目标  49-50
    6.1.1 系统研发背景  49-50
    6.1.2 研发目标  50
  6.2 基于winsock编程原理  50-51
  6.3 系统的总体设计  51-56
    6.3.1 客户端设计  52-53
    6.3.2 服务器端设计  53-54
    6.3.3 监控端设计  54-56
第7章 多功能定时开关的设计  56-59
  7.1 研发背景  56
  7.2 系统原理  56-59
    7.2.1 AT89S52介绍  56-57
    7.2.2 详细设计  57-59
第8章 结论和论文不足点分析  59-61
  8.1 结论  59
  8.2 论文不足点分析与展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录一  66-67
附录二  67-68
附录三  68-69
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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