本文選題：CAFE法　切入點(diǎn)：溫度場　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：合金的凝固過程決定著鑄件凝固組織及其性能,因此了解和控制合金的凝固過程可以有效的改善鑄件的凝固組織和宏觀缺陷,從而提高合金的性能。合金的凝固過程是一個(gè)復(fù)雜且不透明的過程,要精確分析凝固過程非常困難,過去一般采用實(shí)驗(yàn)方法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判定,既浪費(fèi)了大量的人力和財(cái)力,同時(shí)也增加了實(shí)驗(yàn)的周期,因此計(jì)算機(jī)技術(shù)在合金凝固過程中的模擬得到了充分的發(fā)展。通過計(jì)算機(jī)可以模擬計(jì)算鑄件形成過程中各個(gè)場的變化,更加直觀的分析合金的凝固過程,得到更合理的工藝參數(shù),降低了成本與實(shí)驗(yàn)周期。國內(nèi)外運(yùn)用CAFE法對不同的鋼種、鋁合金以及少部分鎂合金進(jìn)行了凝固組織的模擬研究,得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。但目前對Mg-Y-Zn-Mn-Ca合金凝固組織模擬研究報(bào)道甚少。因此本文運(yùn)用Pro CAST軟件及CAFE法,選取適合該模型的界面換熱系數(shù)和邊界條件,模擬了 Mg-Y-Zn-Mn-Ca合金常規(guī)重力鑄造凝固過程,并與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。研究了合金凝固過程中的溫度場和流場,分析了合金的凝固規(guī)律。模擬了合金凝固過程中的縮孔縮松,通過設(shè)計(jì)合理的鑄型和選擇合適的溫度來改善合金的宏觀缺陷。應(yīng)用CAFE法研究了 Mg-Y-Zn-Mn-Ca合金凝固過程中的凝固組織,并與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,確定出了適合該模型模擬的形核參數(shù),同時(shí)研究了形核參數(shù)、澆注溫度、模具材料和Ca元素對合金凝固組織的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)合金澆注溫度為730℃,鑄型冒口高度為40 mm、頂部內(nèi)徑為56 mm時(shí),得到的鑄件內(nèi)部的縮孔縮松得到有效的改善,提高了鑄件的性能。形核參數(shù)分別為AT_(v,max)=10K、ΔT_(vσ)=1K、n_(v,max)=2×1013mn-3時(shí),模擬得到的晶粒尺寸約為32.25 μm,實(shí)驗(yàn)得到的晶粒尺寸約為29.76μm,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果基本吻合。形核參數(shù)對合金的凝固組織有著重要的影響,隨著Δ_(Tv,max)的增加,n_(v,max)的減小,晶粒尺寸明顯增大,隨著ΔT_(v,σ)。的增加,大晶粒區(qū)域明顯增加。隨著澆注溫度的升高,合金凝固組織中的柱狀晶區(qū)域增大,晶粒的尺寸明顯增加。使用冷卻能力強(qiáng)的45#鋼�？梢缘玫骄鶆蚯壹�(xì)小的等軸晶粒,當(dāng)使用砂型模具時(shí),晶粒的尺寸明顯增加。添加Ca元素有效細(xì)化了合金的凝固組織,它既增加了異質(zhì)形核的形核核心,也減小了枝晶生長動(dòng)力學(xué)系數(shù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG244.3

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本文編號(hào)：1607295