题目：高强铝合金脉冲电子束焊接工艺及数值模拟研究

电子束焊接以能量密度高、热影响区小、焊接变形小等优点在航空航天领域得到广泛的应用，但随着航空航天领域对焊接成形质量要求的不断提高，一些零件的焊接需要更大的深宽比、更低的热输入以及更优良的焊缝，电子束焊接还存在某些较难克服的问题，如焊接薄壁零件时易烧穿工件、产生变形，焊接厚板时产生冷隔、钉尖和气孔缺陷等。脉冲电子束焊接作为一种新型的焊接工艺，能有效的解决上述问题，因而展开脉冲电子束焊接工艺的相关研究将具有重要的意义。脉冲电子束焊接是相对普通连续电子束焊接而言，是将焊接束流调制成脉冲形式来进行焊接。脉冲束流的特征参数有峰值束流、基值束流、脉冲频率和占空比。本文基于实验室自主研发的高频脉冲电源，搭建了脉冲电子束焊接试验平台，选取2219高强铝合金为试验材料，开展了脉冲电子束焊接工艺的适用性研究。从焊缝成形外观、焊缝缺陷、显微组织以及力学性能等角度来探究脉冲电子束焊接这种新型的焊接工艺。对比分析了脉冲电子束焊接和普通连续电子束焊接的差异性，着重研究了脉冲频率对焊缝显微组织和力学性能的影响。在完成了工艺的适用性研究的基础上，本文还开展了脉冲电子束焊接的温度场数值模拟研究，力图通过模拟去探究脉冲电子束作用对温度场分布的影响。结合焊缝特点，选取了广泛使用的圆锥体热源模型，基于ANSYS平台建立了2219高强铝合金脉冲电子束焊接的三维数学模型，给出了脉冲电子束焊接热源模型的能量密度分布，并模拟分析了不同参数下脉冲电子束焊接的温度场，为工艺试验的进一步开展和组织分析提供参考。