Al-Si合金近液相線鑄造組織多尺度模擬.pdf

1、半固態(tài)成形(Semi-SolidMetalProcess,簡(jiǎn)稱SSM)以其高質(zhì)量、高成品率、近終形等特點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注,其中漿料制備是半固態(tài)成形的關(guān)鍵,近液相線鑄造技術(shù)是獲得半固態(tài)漿料的簡(jiǎn)單高效的方法之一。
　　 本文針對(duì)Al-Si合金近液相線鑄造的特點(diǎn),建立了金屬凝固過(guò)程的傳熱、傳質(zhì)以及液固相變的形核與長(zhǎng)大模型。通過(guò)固相率變化將介觀尺度和宏觀尺度計(jì)算耦合起來(lái),實(shí)現(xiàn)了合金凝固組織演變的多尺度模擬。通過(guò)模擬得到了合金成分(5％

2、、7％和10％)、澆注速度(0.003m/s-0.0015m/s)和澆注溫度(930.0K和891.OK)對(duì)合金凝固組織的影響,進(jìn)而獲得適合半固態(tài)加工的最佳合金成分及其成形工藝條件。
　　 計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明:常規(guī)鑄造時(shí),晶粒圓度小,平均尺寸較大且尺寸不均勻；而近液相線鑄造得到的半固態(tài)組織中晶粒均勻、細(xì)小、圓整；Si含量對(duì)合金半固態(tài)組織影響較大,在近液相線鑄造中Al-5％Si、Al-7％Si和Al-10％Si(質(zhì)量分?jǐn)?shù))三種成分

3、的合金都能形成細(xì)小的等軸晶,但Al-5％Si和Al-10％Si半固態(tài)組織中晶粒圓度略小且晶粒不夠均勻；鑄造速度對(duì)合金的半固態(tài)組織影響也較大,鑄造速度大(0.003m/s),晶粒比較粗大,有拉長(zhǎng)趨勢(shì),晶粒圓度較小,適當(dāng)降低鑄造速度有利于均勻細(xì)小球形晶粒的形成；近液相線鑄造得到的凝固組織中初生Si在晶粒中呈均勻、細(xì)小、彌散分布,提高和改善了過(guò)共晶Al-Si合金力學(xué)性能和切削加工性能。
　　 本文研究得到Al-Si合金近液相線鑄造時(shí)的