電子束熔煉法加熱高純度金屬之熔池數值分析

  • 趙 建智

學生論文: Master's Thesis

摘要

本文藉由套裝軟體Ansys Fluent建立暫態二維軸對稱模型,模擬固定電子束直接加熱純鈷、純鉭金屬,材料邊界藉由水冷銅坩鍋散熱,並且考慮熔池表面張力效應(馬蘭戈尼效應)、蒸發熱損失。探討不同電子束能量、電子束半徑,對金屬熔池形狀、表面溫度以及純鈷、純鉭金屬蒸發熱損失之影響。 其模擬結果顯示,在熔煉純鈷金屬過程中,其熔池表面最高溫度、熔池表面平均溫度在短時間內會達到穩定狀態,且熔池主要受馬蘭戈尼效應之影響,產生一較寬、較淺之熔池形狀。 固定電子束半徑,增加電子束能量進行熔煉,將會增加表面之輻射熱損失及蒸發熱損失,不僅增加純鈷金屬之損耗,亦會浪費能量,降低熔煉效率。 固定電子束能量,以較大之電子束半徑進行熔煉,可以使熔池表面最高溫度較小、有效地增加熔池寬度、同時減少純鈷金屬之蒸發熱損失,故應以電子束半徑較大者進行電子束熔煉。 以較大電子束半徑進行純鉭金屬之熔煉,雖可降低熔池表面過熱之問題,卻無法使熔池之寬度較大,故必須再增加電子束能量進行熔煉,並且再提高水冷銅坩鍋之冷卻效果。
獎項日期2014 八月 26
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監督員Alex Chang-Da Wen (Supervisor)

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