鋁合金液相線半連續(xù)鑄造過(guò)程模擬.pdf

1、液相線半連續(xù)鑄造是一種新型的半固態(tài)制漿技術(shù)，即將合金熔體冷卻至液相線溫度附近保溫一段時(shí)間，等熔體內(nèi)部出現(xiàn)部分形核后進(jìn)行半連續(xù)鑄造，獲得細(xì)小的非枝晶組織，以適合于半固態(tài)成形。本文利用數(shù)值模擬的方法，對(duì)液相線半連續(xù)鑄造過(guò)程進(jìn)行了模擬，模擬過(guò)程利用商業(yè)軟件AnyCasting完成。 根據(jù)半連續(xù)鑄造過(guò)程的求解條件建立了數(shù)學(xué)模型。計(jì)算區(qū)域取Ф160×200mm的圓柱體，采用直角坐標(biāo)系，在X、Y、Z坐標(biāo)軸上單位長(zhǎng)度取1×1×1mm。

2、 首先對(duì)ZL116合金在鑄造速度為120mm/min、冷卻強(qiáng)度為100L/min、澆注溫度分別610℃和680℃的條件下的半連續(xù)鑄造過(guò)程進(jìn)行了模擬，得到了不同澆注溫度下的溫度場(chǎng)和微觀組織。通過(guò)液相線(610℃)和常規(guī)(680℃)半連續(xù)鑄造的微觀組織對(duì)比可以看出，液相線澆注獲得的鑄錠組織均勻、細(xì)小，鑄錠內(nèi)部平均晶粒尺寸約為0.265mm，而常規(guī)鑄造所得鑄錠的組織粗大且不均勻，鑄錠中心平均晶粒尺寸約為0.368mm，由此可以看出液相線鑄造的

3、優(yōu)越性。另外，還對(duì)液相線澆注所得鑄錠的機(jī)械性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并將模擬結(jié)果與相同鑄造條件下實(shí)驗(yàn)所得鑄錠的機(jī)械性能進(jìn)行了對(duì)比，證明了模擬結(jié)果的可靠性。為了確定模型對(duì)不同合金的適用性，還對(duì)ZL201合金的液相線半連續(xù)鑄造過(guò)程進(jìn)行了模擬，得到鑄錠內(nèi)部晶粒尺寸的平均值約為0.15mm，相同鑄造工藝參數(shù)下實(shí)驗(yàn)所得鑄錠的晶粒尺寸平均值約為0.13mm，對(duì)比可以看出，此模型對(duì)不同的鋁合金同樣適用。 利用建立的模型模擬了ZL116合金在7個(gè)不同鑄造

4、工藝參數(shù)下的半連續(xù)鑄造過(guò)程，通過(guò)對(duì)溫度場(chǎng)、晶粒密度、晶粒尺寸等模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出了鑄造速度、澆注溫度以及冷卻強(qiáng)度對(duì)溫度場(chǎng)、鑄錠的晶粒密度以及晶粒尺寸的影響規(guī)律：鑄造速度越小、澆注溫度越低、冷卻強(qiáng)度越大，鑄錠表面和中心部位的溫度也就越低，得到的鑄錠內(nèi)部組織也就越均勻、細(xì)密。當(dāng)澆注溫度為610℃，鑄造速度為120mm/min，水流量為120L/min時(shí)，得到的鑄錠內(nèi)部晶粒密度平均值約為108000/cm<'3>，平均晶粒尺寸約為0