鋅鋁合金凝固過程數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、鋅鋁合金作為一種銅的替代材料,在近年來受到越來越多的關(guān)注和研究,但高鋁鋅合金固液相區(qū)間溫度高,在鑄造過程中易出現(xiàn)組織縮孔縮松現(xiàn)象,特別在大尺寸的鑄件中,限制了其在工程領(lǐng)域的使用。本文以含Al量9％的鋅鋁合金為研究對(duì)象,對(duì)大直徑(114mm)的圓柱形合金錠的鑄造過程進(jìn)行研究。
　　 1.建立了普通金屬型鑄造試驗(yàn)條件下的大直徑鋅鋁合金的幾何及物理模型,利用Procast軟件對(duì)鋅鋁合金錠的凝固傳熱過程進(jìn)行模擬,得到鑄錠凝固過程的溫度場(chǎng)

2、分布,并對(duì)凝固過程的縮松情況進(jìn)行分析預(yù)測(cè),得到了鑄錠的縮松及收縮體積分?jǐn)?shù)分布,模擬結(jié)果與試驗(yàn)吻合。
　　 2.在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上,利用正交試驗(yàn)分析法研究澆鑄溫度、不同鑄型預(yù)熱溫度、不同表面換熱系數(shù)等工藝參數(shù)對(duì)鑄錠的縮松情況的影響。
　　 3.為了獲取質(zhì)量優(yōu)良的鋅鋁合金錠,本文討論了在金屬凝固過程中機(jī)械振動(dòng)和壓力對(duì)金屬凝固的影響,并將壓力和振動(dòng)兩種工藝引入鋅鋁合金錠的澆鑄過程中,自制了能承受壓力和振動(dòng)的鑄型。分別在振動(dòng)、壓

3、力以及振動(dòng)與壓力的組合條件下制得鋅鋁合金錠。
　　 4.為了研究振動(dòng)及壓力對(duì)鋅鋁合金的質(zhì)量影響,對(duì)所制得合金錠進(jìn)行取樣分析,通過與普通金屬型鑄錠試樣進(jìn)行對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)振動(dòng)和壓力均能使鋅鋁合金的組織細(xì)化,力學(xué)性能得到提高；隨著壓力的增大,抗拉強(qiáng)度也程上升趨勢(shì)；振動(dòng)和壓力的組合能使合金的性能得到進(jìn)一步的提升,當(dāng)壓力達(dá)到1.0Mpa時(shí),鋅鋁合金的平均抗拉強(qiáng)度從常態(tài)的175.63Mpa上升到232.3Mpa,但是壓力的增加,對(duì)振動(dòng)有一定的