半固態(tài)鎂合金垂直磁場攪拌工藝數(shù)值模擬研究.pdf

1、鎂合金具有密度小，電子屏蔽能力強，阻尼減震性能好，機械加工方便等優(yōu)點，使其在汽車、電子、航空等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但鎂合金的應(yīng)用遠不及其它主要金屬材料，造成這種現(xiàn)狀的主要原因在于鎂合金材料自身的強度低、脆性大、耐蝕性差和高溫性能差等原因。因此，積極探索改善鎂合金的機械性能和成形性能的途徑，對于推動鎂合金材料的應(yīng)并發(fā)揮其性能優(yōu)勢具有重要意義。金屬半固態(tài)成形技術(shù)具有組織致密、夾雜少，性能優(yōu)異、且屬于近終型成形，鎂合金是最適合進行半固

2、態(tài)加工的金屬材料之一。因此該技術(shù)在許多工業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。 在電磁攪拌過程中，電磁攪拌參數(shù)和最終半固態(tài)漿料的質(zhì)量密切相關(guān)。本文的目的在于通過模擬各個電磁攪拌參數(shù)對于電磁攪拌過程中金屬熔體的流動速度和運動規(guī)律，從而優(yōu)化模擬參數(shù)。 首先，利用ANSYS有限元分析軟件建立鎂合金半固態(tài)漿料電磁攪拌的磁流耦合場模型。通過對電磁場耦合模擬分析，得到了磁場磁力線分布情況、磁感應(yīng)強度分布情況及鎂合金熔體中洛倫茲力大小的分布情況。通過

3、對流場進行模擬后發(fā)現(xiàn)，在熔體內(nèi)部豎直方向上存在兩個高度相等的漩渦，這與電磁攪拌機理一致。模擬得到的熔體內(nèi)部流動速度最大值出現(xiàn)在熔體區(qū)域的右上角和右下角處，熔體內(nèi)部的流動速度最小值位于漩渦中心附近。模擬中分別分析了流速場隨攪拌頻率、電流密度、攪拌溫度和高徑比改變而變化的基本規(guī)律。 通過模擬參數(shù)確定了試驗方案，分別觀察和比較攪拌功率為0.94KW/kg、0.65 KW/kg、0.38 KW/kg，不同溫度（590℃、580℃、570

4、℃）下所取試樣進行顯微組織，發(fā)現(xiàn)在同一攪拌功率下，580℃時取樣的顯微組織最理想，因此580℃是一個比較合適的攪拌溫度。分別對同一溫度（580℃），不同攪拌功率（0.94 KW/kg、0.65KW/kg、0.38 KW/kg）下，觀察和比較所取試樣進行顯微組織，發(fā)現(xiàn)初生α—Mg均為非枝晶的近球狀、薔薇狀組織。攪拌功率為0.94KW/kg時，初生α—Mg晶粒最均勻細小、圓整，因此0.94KW/kg是一個比較合適的攪拌功率。 在電磁