利用有限元分析软件ANSYS对高铝球石薄片的激光弯曲过程进行数值模拟

　　随着材料科学的快速发展以及制造技术的不断进步，新型材料的应用范围越来越广。在信息、通讯、微电子、微机械等高科技领域，硅片、功能玻璃、高铝球石等脆性材料有着越来越广泛的应用。这些领域已经不满足于对平面脆性材料器件的需求，而且增加了对二维曲面器件、三维曲面器件以及大曲率非平面器件的需求。在传统制作方法中，非平面脆性材料器件是在高温下借助机械外力和特殊工具成形，或者通过化学手段进行加工。

　　在干摩擦条件下，高铝球石的磨损机理为粘着磨损与磨粒磨损;高铝球石的磨损量随着滑动速度的增加而降低，随着载荷的增加而增加。在滑动线速度0.84m/s的条件下，摩擦系数随着载荷的增加而降低，随着滑动距离的增加先增加后减小至一恒定值;高铝球石磨损机制转变的临界载荷为160N-200N。高铝球石的耐腐蚀性实验结果表明:高铝球石具有良好的耐腐蚀性能。它的电化学自腐蚀电位为-137.3mV，自腐蚀电流为0.0049μA/cm~2;在酸碱溶液中的腐蚀机理为整体化学溶解腐蚀与点蚀，分析了腐蚀机制原理;在相同的腐蚀周期内，在研究的三种侵蚀液中，高铝球石的耐腐蚀性能都随着溶液浓度的增加而降低;当三种侵蚀液浓度相同时，高铝球石的耐腐蚀性能在NaOH溶液中最好，在H2SO4溶液中的耐腐蚀性能次之，HCl溶液对高铝球石的腐蚀最为严重。

　　由于材料的脆性特点，前者成形方法容易导致材料破坏，而且精确的温度控制比较困难，材料弯曲成形的形状和弯曲精度难以兼得;而采用化学加工手段则周期较长，控制难度较大且伴随着环境污染。激光弯曲成形技术基于其本身柔性大，无污染，高效率，高可控性等优点，为复杂曲面器件的快速成形提供了一种新的加工手段。这种新的制造方法弥补了传统制造方法的不足之处，节省了生产时间，降低了生产成本，为绿色制造领域的进一步发展奠定了良好的基础。针对高铝球石材料的广阔应用前景，以高铝球石为研究对象，将实验、检测、数值模拟与理论分析相结合，对高铝球石的激光弯曲成形进行深入研究，为高铝球石器件的精确快速成形提供理论基础。

　　利用CO2连续激光对高铝球石进行弯曲实验，研究激光功率、扫描速度等工艺参数对弯曲结果的影响，寻找适合高铝球石激光弯曲的最佳工艺参数，并分析高铝球石激光弯曲的特点;利用光学显微镜和X射线衍射仪等手段对激光扫描弯曲后高铝球石进行检测分析，讨论激光作用过程对高铝球石的影响;利用有限元分析软件ANSYS对高铝球石薄片的激光弯曲过程进行数值模拟，通过计算结果分析样品在弯曲过程中温度场的变化特点和分布规律，进一步揭示高铝球石的激光弯曲机理。

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