半固态铝合金浆料制备过程的多尺度模拟及优化设计
这是一篇关于多尺度模拟,元胞自动机,半固态成形,近液相线铸造的论文, 主要内容为半固态成形技术(Semi-Solid Metal Process,简称SSM)以其高效、高性能、低成本、节能环保等突出特点受到人们的广泛关注。金属半固态成形技术的工艺路线包括流变成形与触变成形,其中触变成形的方法发展较为成熟,工业化程度高,而浆料制备是触变成形的关键,近液相线铸造技术是获得半固态浆料的简单高效的方法之一。实际上,不是所有的合金都适于近液相线铸造,而且不同工艺参数所得到的浆料的性能也不相同。为了获得具有良好半固态成形性能和使用性能的合金,人们需要进行大量的实验研究,浪费了大量的人力物力,因此通过计算机模拟进行半固态合金设计就成为目前人们关注的课题。本文在国家自然科学基金的资助下,对半固态铝合金的浆料制备过程进行了多尺度模拟及优化设计,提出了用多尺度模拟进行半固态合金设计及制备工艺优化的方法。 本文针对半连续铸造过程的特点,建立了描述金属凝固过程的传热、传质以及液固相变的形核与长大模型。通过固相率变化将介观尺度和宏观尺度计算进行耦合,实现合金凝固组织演变的多尺度模拟,并对ZL201合金和A356合金的微观组织进行了多尺度模拟,模拟所得晶粒大小和晶粒形貌与实验结果吻合,说明本文所建立的模型是正确的。 对ZL201合金的半连续铸造过程的温度场进行了模拟,得到了不同的浇注温度、铸造速度、冷却强度下的温度场。对铸造速度为2.0mm／s、冷却水的换热系数为1000W／(m2·K)、浇注温度为922K条件下ZL201合金的微观组织演变过程进行了模拟,得到了晶粒的长大方式和长大过程、晶粒周围的溶质浓度变化规律,模拟结果与Dustin-Kurz、Rappaz-Thevoz和Kanetkar-Stefanescu模型吻合。 对铸造速度为2.0mm／s、冷却水的换热系数为1000 W／(m2·K)、浇注温度高于液相线5K条件下Al-7wt%Si、Al-10wt%Si合金相的演变过程进行了模拟。初始阶段,结晶核心呈枝晶形状生长,并不断向液相排出溶质,导致枝晶边界的溶质浓度较高。随着温度的降低,枝晶边界形成共晶组织,Al-7wt%Si合金的共晶组织呈弥散分布；Al-10wt%Si合金的共晶组织沿着晶界连续分布,同时晶界内也存在大量灰色的共晶相；Al-10wt%Si合金中的共晶组织比Al-7wt%Si的共晶组织多。目前,在半固态成形研究领域尚未见到有关合金相演变过程多尺度模拟的文献报道。 本文提出了一个半固态合金组织评价的量化标准,为半固态合金设计及其制备工艺优化提供了参考依据。对不同合金成分的铝铜合金在不同的铸造速度、浇注温度、冷却水的换热系数条件下的微观组织进行了模拟,将得到的11组平均晶粒尺寸、平均晶粒圆度模拟结果用本文所提出的标准进行了衡量,得到了适合半固态加工的最佳合金成分及其成形工艺条件：合金成分为Al-8wt%Cu、浇注温度为922K、冷却水换热系数为1000W／(m2·K)、铸造速度为2.0mm／s。对不同合金成分的铝硅合金在不同的铸造速度、浇注温度、冷却水的换热系数条件下的微观组织进行了模拟,将得到的6组平均晶粒尺寸、平均晶粒圆度模拟结果用本文所提出的标准进行了衡量,得到了适合半固态加工的最佳合金成分及其成形工艺条件：Al-7wt%Si在浇注温度为896K、冷却水换热系数为1000W／(m2·K)、铸造速度为2.0mm／s条件下的微观组织最佳。
半固态浆料的新型斜槽法制备工艺及球化机理
这是一篇关于半固态成形,流变压铸,冷却斜槽,凝壳,斑马状涂层的论文, 主要内容为半固态成形技术是一种近净成形新技术,由于它拥有成形件致密、力学性能优良、机械加工余量少、模具使用寿命长、可成形复杂结构件、环保、节能、高效等独特的优点,越来越受到世界各国的重视,被誉为是21世纪最具有发展潜力的金属成形技术之一。 本文利用冷却斜槽法制备半固态AlSi9Cu2合金熔体,用于流变压铸汽车压铸件。研究了浇注温度、斜槽角度、斜槽长度等工艺参数对半固态AlSi9Cu2组织的影响,讨论了斜槽法制备过程中表面形成凝壳的影响,分析了沿斜槽表面流动过程中初生固相组织演变规律。 研究表明：浇注温度对半固态合金熔体的微观组织特征影响较大,在本试验条件下,浇注温度控制在670℃左右比较合理。温度过高合金组织主要呈粗大的树枝晶和蔷薇状枝晶；温度过低金属熔体易在斜槽表面形成厚重凝壳。斜槽长度及角度主要影响熔体在斜槽表面停留的时间和剪切力的大小,在本实验条件下,斜槽长度和角度分别为500mm、45。时,获得的半固态组织最优,此时α-Al颗粒平均直径为62μm,形状因子接近1.55。针对斜槽表面易形成的凝壳,创新性的提出在斜槽表面刷有斑马状涂层,采用该方法能很好解决凝壳与组织不能统一的矛盾。探讨斜槽表面流动过程中初生固相组织演变规律时,我们发现高温合金熔体流经斜槽表面时,将先后经过2个阶段：一是降温过程；二是大量形核及球化过程。其中,晶粒的尺寸及形状因子主要由形核和球化阶段决定。 利用工业中应用最为广泛的电磁搅拌法,提出电磁-斜槽复合法制备优质半固态浆料。采用该方法不仅能克服电磁搅拌过程中的组织不均匀,也能减少斜槽法过程中表面形成的凝壳,最终获得组织优良的半固态组织。电磁-斜槽复合法制备半固态浆料过程中,电磁参数对最终组织有很大影响。随着电压的增大,α-Al晶粒变的更细更球。当电压为300V时,α-Al晶粒的平均等效直径为72μm形状因子为1.3。
半固态浆料的新型斜槽法制备工艺及球化机理
这是一篇关于半固态成形,流变压铸,冷却斜槽,凝壳,斑马状涂层的论文, 主要内容为半固态成形技术是一种近净成形新技术,由于它拥有成形件致密、力学性能优良、机械加工余量少、模具使用寿命长、可成形复杂结构件、环保、节能、高效等独特的优点,越来越受到世界各国的重视,被誉为是21世纪最具有发展潜力的金属成形技术之一。 本文利用冷却斜槽法制备半固态AlSi9Cu2合金熔体,用于流变压铸汽车压铸件。研究了浇注温度、斜槽角度、斜槽长度等工艺参数对半固态AlSi9Cu2组织的影响,讨论了斜槽法制备过程中表面形成凝壳的影响,分析了沿斜槽表面流动过程中初生固相组织演变规律。 研究表明：浇注温度对半固态合金熔体的微观组织特征影响较大,在本试验条件下,浇注温度控制在670℃左右比较合理。温度过高合金组织主要呈粗大的树枝晶和蔷薇状枝晶；温度过低金属熔体易在斜槽表面形成厚重凝壳。斜槽长度及角度主要影响熔体在斜槽表面停留的时间和剪切力的大小,在本实验条件下,斜槽长度和角度分别为500mm、45。时,获得的半固态组织最优,此时α-Al颗粒平均直径为62μm,形状因子接近1.55。针对斜槽表面易形成的凝壳,创新性的提出在斜槽表面刷有斑马状涂层,采用该方法能很好解决凝壳与组织不能统一的矛盾。探讨斜槽表面流动过程中初生固相组织演变规律时,我们发现高温合金熔体流经斜槽表面时,将先后经过2个阶段：一是降温过程；二是大量形核及球化过程。其中,晶粒的尺寸及形状因子主要由形核和球化阶段决定。 利用工业中应用最为广泛的电磁搅拌法,提出电磁-斜槽复合法制备优质半固态浆料。采用该方法不仅能克服电磁搅拌过程中的组织不均匀,也能减少斜槽法过程中表面形成的凝壳,最终获得组织优良的半固态组织。电磁-斜槽复合法制备半固态浆料过程中,电磁参数对最终组织有很大影响。随着电压的增大,α-Al晶粒变的更细更球。当电压为300V时,α-Al晶粒的平均等效直径为72μm形状因子为1.3。
半固态6063铝合金再结晶组织演变的研究
这是一篇关于半固态成形,铝合金,形变热处理,再结晶的论文, 主要内容为半固态成形技术(Semi-Solid Metal Process,简称SSM)以其高效、高性能、低成本、节能环保等特点受到人们的广泛关注,经过四十年的发展,在理论研究和工业应用上都取得了很大的进展。近年来,为了获得理想的半固态坯料组织,出现了多种制备坯料的工艺,但是由于合金热力学性质的原因,使坯料晶粒尺寸分布不均匀,影响坯料质量。通过对坯料进行形变热处理,实现晶粒细化,可以显著改善坯料微观组织,同时还可以降低制备坯料的工艺要求。本文在国家自然科学基金的资助下,以半固态6063铝合金为实验材料,研究了合金再结晶过程组织演变的规律,通过实验研究和理论分析,获得的主要结果如下： (1)对经变形程度为30%、40%、50%、60%、65%冷轧变形后的合金微观组织观测,合金铸态晶粒被压扁。随着变形程度的增加,晶粒被压扁的越为明显,当变形程度达到50%后,变形组织中出现压扁状晶粒和破碎的蔷薇晶,破碎的蔷薇晶在压扁状晶粒之间呈条带状分布,其分布面积随变形程度增加而增大。 (2)对冷轧变形65%的合金进行热处理,在固相线温度以下520℃,5min-35min再结晶退火,随着退火时间的延长晶粒尺寸逐渐增大；在固相线温度以上615℃,1min-5min再结晶退火,晶粒尺寸随着退火时间的延长而变小 (3)对冷轧变形65%的合金,在520℃-625℃,再结晶退火5min、晶粒尺寸随着退火温度的升高而增加,近球状再结晶晶粒只出现在退火温度为半固态区间温度范围内。 (4)对冷轧变形60%的合金,分别经高温短时间+低温长时间和低温长时间+高温短时间的双级再结晶退火处理。合金经高温短时间+低温长时间的双级再结晶退火可以获得理想的晶粒组织,采取低温长时间+高温短时间的热处理制度时,晶粒尺寸较大。 (5)根据晶界形核理论建立再结晶晶粒尺寸预测模型,并对合金再结晶形核与长大过程进行分析,理论解释了双级再结晶退火比单级再结晶退火更优的原因。 (6)本文通过对合金在形变热处理过程中微观组织演变的研究,找到了获得合金最佳微观组织的工艺参数,并建立了合金再结晶晶粒尺寸预测模型,解释了合金再结晶过程中的物理机制和特征现象,为进一步改善半固态坯料组织提供了实验基础和理论依据。
半固态浆料的新型斜槽法制备工艺及球化机理
这是一篇关于半固态成形,流变压铸,冷却斜槽,凝壳,斑马状涂层的论文, 主要内容为半固态成形技术是一种近净成形新技术,由于它拥有成形件致密、力学性能优良、机械加工余量少、模具使用寿命长、可成形复杂结构件、环保、节能、高效等独特的优点,越来越受到世界各国的重视,被誉为是21世纪最具有发展潜力的金属成形技术之一。 本文利用冷却斜槽法制备半固态AlSi9Cu2合金熔体,用于流变压铸汽车压铸件。研究了浇注温度、斜槽角度、斜槽长度等工艺参数对半固态AlSi9Cu2组织的影响,讨论了斜槽法制备过程中表面形成凝壳的影响,分析了沿斜槽表面流动过程中初生固相组织演变规律。 研究表明：浇注温度对半固态合金熔体的微观组织特征影响较大,在本试验条件下,浇注温度控制在670℃左右比较合理。温度过高合金组织主要呈粗大的树枝晶和蔷薇状枝晶；温度过低金属熔体易在斜槽表面形成厚重凝壳。斜槽长度及角度主要影响熔体在斜槽表面停留的时间和剪切力的大小,在本实验条件下,斜槽长度和角度分别为500mm、45。时,获得的半固态组织最优,此时α-Al颗粒平均直径为62μm,形状因子接近1.55。针对斜槽表面易形成的凝壳,创新性的提出在斜槽表面刷有斑马状涂层,采用该方法能很好解决凝壳与组织不能统一的矛盾。探讨斜槽表面流动过程中初生固相组织演变规律时,我们发现高温合金熔体流经斜槽表面时,将先后经过2个阶段：一是降温过程；二是大量形核及球化过程。其中,晶粒的尺寸及形状因子主要由形核和球化阶段决定。 利用工业中应用最为广泛的电磁搅拌法,提出电磁-斜槽复合法制备优质半固态浆料。采用该方法不仅能克服电磁搅拌过程中的组织不均匀,也能减少斜槽法过程中表面形成的凝壳,最终获得组织优良的半固态组织。电磁-斜槽复合法制备半固态浆料过程中,电磁参数对最终组织有很大影响。随着电压的增大,α-Al晶粒变的更细更球。当电压为300V时,α-Al晶粒的平均等效直径为72μm形状因子为1.3。
半固态铝合金浆料制备过程的多尺度模拟及优化设计
这是一篇关于多尺度模拟,元胞自动机,半固态成形,近液相线铸造的论文, 主要内容为半固态成形技术(Semi-Solid Metal Process,简称SSM)以其高效、高性能、低成本、节能环保等突出特点受到人们的广泛关注。金属半固态成形技术的工艺路线包括流变成形与触变成形,其中触变成形的方法发展较为成熟,工业化程度高,而浆料制备是触变成形的关键,近液相线铸造技术是获得半固态浆料的简单高效的方法之一。实际上,不是所有的合金都适于近液相线铸造,而且不同工艺参数所得到的浆料的性能也不相同。为了获得具有良好半固态成形性能和使用性能的合金,人们需要进行大量的实验研究,浪费了大量的人力物力,因此通过计算机模拟进行半固态合金设计就成为目前人们关注的课题。本文在国家自然科学基金的资助下,对半固态铝合金的浆料制备过程进行了多尺度模拟及优化设计,提出了用多尺度模拟进行半固态合金设计及制备工艺优化的方法。 本文针对半连续铸造过程的特点,建立了描述金属凝固过程的传热、传质以及液固相变的形核与长大模型。通过固相率变化将介观尺度和宏观尺度计算进行耦合,实现合金凝固组织演变的多尺度模拟,并对ZL201合金和A356合金的微观组织进行了多尺度模拟,模拟所得晶粒大小和晶粒形貌与实验结果吻合,说明本文所建立的模型是正确的。 对ZL201合金的半连续铸造过程的温度场进行了模拟,得到了不同的浇注温度、铸造速度、冷却强度下的温度场。对铸造速度为2.0mm／s、冷却水的换热系数为1000W／(m2·K)、浇注温度为922K条件下ZL201合金的微观组织演变过程进行了模拟,得到了晶粒的长大方式和长大过程、晶粒周围的溶质浓度变化规律,模拟结果与Dustin-Kurz、Rappaz-Thevoz和Kanetkar-Stefanescu模型吻合。 对铸造速度为2.0mm／s、冷却水的换热系数为1000 W／(m2·K)、浇注温度高于液相线5K条件下Al-7wt%Si、Al-10wt%Si合金相的演变过程进行了模拟。初始阶段,结晶核心呈枝晶形状生长,并不断向液相排出溶质,导致枝晶边界的溶质浓度较高。随着温度的降低,枝晶边界形成共晶组织,Al-7wt%Si合金的共晶组织呈弥散分布；Al-10wt%Si合金的共晶组织沿着晶界连续分布,同时晶界内也存在大量灰色的共晶相；Al-10wt%Si合金中的共晶组织比Al-7wt%Si的共晶组织多。目前,在半固态成形研究领域尚未见到有关合金相演变过程多尺度模拟的文献报道。 本文提出了一个半固态合金组织评价的量化标准,为半固态合金设计及其制备工艺优化提供了参考依据。对不同合金成分的铝铜合金在不同的铸造速度、浇注温度、冷却水的换热系数条件下的微观组织进行了模拟,将得到的11组平均晶粒尺寸、平均晶粒圆度模拟结果用本文所提出的标准进行了衡量,得到了适合半固态加工的最佳合金成分及其成形工艺条件：合金成分为Al-8wt%Cu、浇注温度为922K、冷却水换热系数为1000W／(m2·K)、铸造速度为2.0mm／s。对不同合金成分的铝硅合金在不同的铸造速度、浇注温度、冷却水的换热系数条件下的微观组织进行了模拟,将得到的6组平均晶粒尺寸、平均晶粒圆度模拟结果用本文所提出的标准进行了衡量,得到了适合半固态加工的最佳合金成分及其成形工艺条件：Al-7wt%Si在浇注温度为896K、冷却水换热系数为1000W／(m2·K)、铸造速度为2.0mm／s条件下的微观组织最佳。
本文内容包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主题。发布者：代码客栈 ，原文地址：https://m.bishedaima.com/lunwen/54142.html
